一種超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，包括機(jī)床、安裝于所述機(jī)床上的三維移動(dòng)平臺(tái)、安裝于所述機(jī)床上的激光傳輸模組、加工頭模組、及控制系統(tǒng)，所述機(jī)床包括底座、及自所述底座一側(cè)向上延伸形成的立柱，所述三維移動(dòng)平臺(tái)包括安裝于所述底座上的Y軸移動(dòng)平臺(tái)、安裝于所述Y軸移動(dòng)平臺(tái)上的X軸移動(dòng)平臺(tái)、及安裝于所述立柱一側(cè)位于所述X軸移動(dòng)平臺(tái)上方的Z軸移動(dòng)平臺(tái)，所述X軸移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有用于裝夾待加工產(chǎn)品的夾具。本申請(qǐng)可對(duì)多種材料進(jìn)行微細(xì)加工。
【專利說(shuō)明】
一種超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請(qǐng)涉及激光加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自激光器問(wèn)世以來(lái)，人們就開始進(jìn)行激光與材料相互作用的研究，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，為了滿足不同的需要，各種激光器應(yīng)運(yùn)而生并被廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工和醫(yī)療領(lǐng)域。激光波長(zhǎng)覆蓋幾乎紅外到極紫外波段，脈沖寬度也減小到幾個(gè)光周期。
[0003]激光加工具有很多優(yōu)點(diǎn)，如非接觸式加工、對(duì)環(huán)境要求較低、可加工硬脆和致密材料和加工精度高等，在工業(yè)加工領(lǐng)域備受青睞。連續(xù)和長(zhǎng)脈沖激光主要依靠聚焦產(chǎn)生的高溫來(lái)燒蝕材料，熱擴(kuò)散范圍大，加工精度有限;準(zhǔn)分子脈沖激光以其較短的波長(zhǎng)和脈沖寬度可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)尺度的精密加工，但它需要用到腐蝕性氣體，而且紫外激光對(duì)大多數(shù)材料不透明，因而使用上受到限制。當(dāng)前，微制造技術(shù)的快速發(fā)展向加工尺度和精度提出了挑戰(zhàn)一一需要將加工精度延伸到亞微米甚至納米量級(jí)，并且實(shí)現(xiàn)真正意義上的三維立體微加工。利用超快激光微加工技術(shù)有望克服上述傳統(tǒng)激光加工技術(shù)所面臨的各種困難，它可以突破光學(xué)微加工方法中由于衍射極限給加工精度帶來(lái)的限制，并有能力直接在透明材料內(nèi)部加工出真正的三維微結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，有必要提供一種能在金屬、半導(dǎo)體材料、透明硬脆材料、高溫合金工件上進(jìn)行精細(xì)加工的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，包括機(jī)床、控制系統(tǒng)、安裝于所述機(jī)床上的三維移動(dòng)平臺(tái)、安裝于所述機(jī)床上的激光傳輸模組、及安裝于所述三維移動(dòng)平臺(tái)上的加工頭模組，所述機(jī)床包括底座、及自所述底座一側(cè)向上延伸形成的立柱，所述三維移動(dòng)平臺(tái)包括安裝于所述底座上的Y軸移動(dòng)平臺(tái)、安裝于所述Y軸移動(dòng)平臺(tái)上的X軸移動(dòng)平臺(tái)、及安裝于所述立柱一側(cè)位于所述X軸移動(dòng)平臺(tái)上方的Z軸移動(dòng)平臺(tái)，所述X軸移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有用于裝夾待加工產(chǎn)品的夾具。
[0006]優(yōu)選地，所述底座上設(shè)有Y軸導(dǎo)軌，所述Y軸移動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)于所述Y軸導(dǎo)軌上;所述Y軸移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有X軸導(dǎo)軌，所述X軸移動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)于所述X軸導(dǎo)軌上;所述立柱位于所述X軸移動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的上方設(shè)有Z軸導(dǎo)軌，所述Z軸移動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)于所述Z軸導(dǎo)軌上。
[0007]優(yōu)選地，所述機(jī)床還包括設(shè)于所述立柱上的支架、及設(shè)于所述立柱上端且位于所述三維移動(dòng)平臺(tái)上方的支撐板。
[0008]優(yōu)選地，所述Z軸導(dǎo)軌位于所述支撐板與所述X軸移動(dòng)平臺(tái)之間，所述Z軸移動(dòng)平臺(tái)沿所述Z軸導(dǎo)軌在所述支撐板與所述X軸移動(dòng)平臺(tái)之間移動(dòng)。
[0009]優(yōu)選地，所述激光傳輸模組安裝于所述立柱上的支架與支撐板上。
[0010]優(yōu)選地，所述激光傳輸模組包括超快激光器、擴(kuò)束器、偏振轉(zhuǎn)化裝置、光束整形模塊和光學(xué)加工模塊，所述超快激光器輸出的超短脈沖激光束進(jìn)入所述擴(kuò)束器后，所述擴(kuò)束器將超短脈沖激光束處理后傳輸至偏振轉(zhuǎn)化裝置，所述偏振轉(zhuǎn)化裝置將線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光，所述圓偏振光傳導(dǎo)至光束整形模塊處理后傳導(dǎo)至光所述學(xué)加工模塊加工工件。
[0011]優(yōu)選地，所述激光傳輸模組包括超快激光器、擴(kuò)束器、偏振轉(zhuǎn)化裝置、光束整形模塊、分光器和光學(xué)加工模塊，所述光學(xué)加工模塊包括旋切光學(xué)模組、掃描振鏡模組、多光束并行加工模組中的至少一種，所述超快激光器輸出的超短脈沖激光束進(jìn)入所述擴(kuò)束器后，所述擴(kuò)束器將超短脈沖激光束處理后傳輸至偏振轉(zhuǎn)化裝置，所述偏振轉(zhuǎn)化裝置將線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光后傳導(dǎo)至所述光束整形模塊，所述圓偏振光經(jīng)過(guò)所述光束整形模塊將處理后的激光束輸出至所述分光器，所述分光器將激光束分為兩路輸出至兩個(gè)光學(xué)加工模塊后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工。
[0012]優(yōu)選地，所述激光傳輸模組還包括若干反射鏡與聚焦鏡，所述反射鏡用于改變光束的傳導(dǎo)方向，所述聚焦鏡安裝于所述旋切光學(xué)模組下，所述聚焦鏡用于將激光束匯聚為高能量密度光斑。
[0013]優(yōu)選地，所述擴(kuò)束器將激光器輸出的直徑較小的激光束通過(guò)兩組光學(xué)元件，擴(kuò)展為直徑較大的激光束，實(shí)現(xiàn)放大光束直徑、縮小光束發(fā)散角、降低功率密度以保護(hù)光學(xué)元件，縮小聚焦光斑直徑、提高加工精度的目的。
[0014]優(yōu)選地，所述偏振轉(zhuǎn)化裝置將激光器輸出的波動(dòng)形式呈直線分布的激光束轉(zhuǎn)化為波動(dòng)形式呈圓形或橢圓分布的激光束。
[0015]本申請(qǐng)的超塊激光微細(xì)加工系統(tǒng)通過(guò)將三維移動(dòng)平臺(tái)、激光傳輸模組集成于機(jī)床上，使系統(tǒng)具有更好的集成性能，可在固體材料(半導(dǎo)體材料、玻璃材料、金屬材料陶瓷材料、聚合物材料、非金屬材料等)和液體材料(凝膠、金屬離子水溶液，光學(xué)樹脂等有機(jī)溶液)等多種材料的平面、斜面、曲面上進(jìn)行直孔、斜孔、階梯孔、錐度孔、異形孔、微納結(jié)構(gòu)、仿生學(xué)表面的制備、微連接等微加工，具備鉆孔、異型切割、盲槽掃描、刻蝕加工、拼接等多種加工功能?？蓮V泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、電子、汽車、醫(yī)療、航空、航天等領(lǐng)域中各類零部件的精細(xì)制造，相對(duì)于傳統(tǒng)激光加工的熱擴(kuò)散嚴(yán)重的特點(diǎn)，具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0017]圖1為本申請(qǐng)超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)的立體圖；
[0018]圖2為本申請(qǐng)超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)的光路傳輸模組示意圖；
[0019]圖3為本申請(qǐng)超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)的加工流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0021]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)各實(shí)施例提供的技術(shù)方案。
[0022]請(qǐng)參閱圖1所示，本申請(qǐng)超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)包括機(jī)床100、安裝于所述機(jī)床100上的三維移動(dòng)平臺(tái)200、安裝于所述機(jī)床100上的激光傳輸模組300、及安裝于所述三維移動(dòng)平臺(tái)200上的加工頭模組400、及控制系統(tǒng)(圖未示)。
[0023]所述機(jī)床100包括立柱101、自所述立柱101—側(cè)底部延伸垂直所述立柱101延伸形成的底座102、設(shè)于所述立柱101另一側(cè)的支架103、及設(shè)于所述立柱101頂部且位于所述底座102上方的支撐板104。
[0024]所述三維移動(dòng)平臺(tái)200包括設(shè)于所述機(jī)床100的底座102上的Y軸導(dǎo)軌201、可在所述Y軸導(dǎo)軌201上移動(dòng)的Y軸移動(dòng)平臺(tái)202、設(shè)于所述Y軸移動(dòng)平臺(tái)202上表面的X軸導(dǎo)軌203、可在所述X軸導(dǎo)軌203上移動(dòng)的X軸移動(dòng)平臺(tái)204、設(shè)于所述立柱101上的Z軸導(dǎo)軌205、及可在所述Z軸導(dǎo)軌205上移動(dòng)的Z軸移動(dòng)平臺(tái)206。所述Z軸導(dǎo)軌205位于所述立柱101的側(cè)面且位于所述支撐板104與所述X軸移動(dòng)平臺(tái)204之間，所述Z軸移動(dòng)平臺(tái)206沿所述Z軸導(dǎo)軌205在所述支撐板104與所述X軸移動(dòng)平臺(tái)204之間移動(dòng)。
[0025]所述X軸移動(dòng)平臺(tái)204作為加工平臺(tái)，其上設(shè)有用于裝夾待加工產(chǎn)品的夾具207。通過(guò)所述三維移動(dòng)平臺(tái)200使加工范圍可在既定范圍內(nèi)的三維空間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。
[0026]所述支架103的位置不限于所述立柱101的外側(cè)，也可以位于所述立柱101的頂部。
[0027]在一實(shí)施例中，所述機(jī)床100的底座102加裝旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以使所述待加工產(chǎn)品繞Z軸旋轉(zhuǎn)以提升系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的加工范圍。
[0028]所述三維移動(dòng)平臺(tái)200具有很高的定位精度和重復(fù)定位精度，可通過(guò)直線電機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，為提高定位精度，必要時(shí)配有光柵尺用以定位檢測(cè)和調(diào)整參考。三維移動(dòng)平臺(tái)200具有很高的移動(dòng)速度，可按預(yù)定軌跡驅(qū)動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件的快速移動(dòng)和定位。
[0029]請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖2所示，所述激光傳輸模組300安裝于所述機(jī)床100的支架103與支撐板104上。所述激光傳輸模組300包括超快激光器301、擴(kuò)束器302、偏振轉(zhuǎn)化裝置303、反射鏡304，305，308，311、光束整形模塊306、分光器307、旋切光學(xué)模組309、掃描振鏡模組312、聚焦鏡310。所述激光傳輸模組300的工作原理如下:所述超快激光器301輸出的超短脈沖激光束(飛秒激光)進(jìn)入所述擴(kuò)束器302后，所述擴(kuò)束器302將超短脈沖激光束處理后傳輸至偏振轉(zhuǎn)化裝置303將線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光，圓偏振光經(jīng)由反射鏡304，305的反射后傳導(dǎo)至光束整形模塊306處理成符合特定空間分布要求后輸出至分光器307，所述分光器307將激光束分為兩路輸出，一路激光束經(jīng)由反射鏡308傳導(dǎo)至旋切光學(xué)模組309后經(jīng)由聚焦鏡310匯聚為高能量密度光斑繞軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)鉆孔等掃描加工；另一路激光束經(jīng)由反射鏡311傳導(dǎo)至掃描振鏡模組312以進(jìn)行二維圖形掃描加工。
[°03°]在一實(shí)施例中，所述旋切光學(xué)模組309、掃描振鏡模組312為不同光學(xué)加工模塊，可以更換為其他的加工模塊，也可以任選其中之一，若僅存在一個(gè)光學(xué)加工模塊時(shí)，所述分光器307則不再需要。
[0031]所述加工頭模組400安裝于所述Z軸移動(dòng)平臺(tái)206的外側(cè)，所述加工頭模組400用于安裝所述激光傳輸模組300的光學(xué)加工模塊，所述加工頭模組400包括旋切光學(xué)模組309、并行設(shè)于所述旋切光學(xué)模組309—側(cè)的多光束并行加工模組313與掃描振鏡模組312、及設(shè)于所述旋切光學(xué)模組309下方的聚焦鏡310。所述聚焦鏡310用于將激光器輸出的直徑較大的激光束會(huì)聚為直徑很小、能量密度很高的激光點(diǎn)。所述聚焦鏡310可分單片或多片式聚焦鏡、f-theta場(chǎng)鏡、衍射光學(xué)聚焦鏡等。所述加工頭模組400還可以增加其他的加工模塊，而不限于旋切光學(xué)模組309、多光束并行加工模組313與掃描振鏡模組312這三種。
[0032]所述控制系統(tǒng)用于使激光加工系統(tǒng)中的各類功能組件按照特定的邏輯順序、響應(yīng)速度，通過(guò)一系列的關(guān)聯(lián)動(dòng)作，來(lái)實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的方法。在超快激光加工系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)可進(jìn)行超快激光器各個(gè)功能參數(shù)進(jìn)行全面和獨(dú)立控制，如激光器的啟停、延遲、功率、重復(fù)頻率等?？刂葡到y(tǒng)對(duì)加工頭模組400進(jìn)行全面控制，如掃描啟停、掃描速度、掃描范圍、掃描數(shù)據(jù)、掃描位置等。控制系統(tǒng)對(duì)三維移動(dòng)平臺(tái)200進(jìn)行全面控制，如運(yùn)動(dòng)啟停、運(yùn)動(dòng)速度、目標(biāo)位置、運(yùn)動(dòng)順序等。
[0033]所述擴(kuò)束器302用于將激光器輸出的直徑較小的激光束通過(guò)兩組光學(xué)元件，擴(kuò)展為直徑較大的激光束，以實(shí)現(xiàn)在于放大光束直徑、縮小光束發(fā)散角、降低功率密度以保護(hù)光學(xué)元件，縮小聚焦光斑直徑(降低衍射效果)、提高加工精度的目的。
[0034]所述超快激光器301提供能量來(lái)源，能夠持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)生超短脈沖激光，該超短脈沖的脈沖寬度(脈沖持續(xù)時(shí)間)小于10皮秒;該激光具有優(yōu)秀的光束質(zhì)量，其光束質(zhì)量因子M2小于1.3;所述超快激光器301的輸出功率可以進(jìn)行最大標(biāo)稱功率范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)。所述超快激光器301輸出一種波長(zhǎng)的激光(又稱基頻光)，在增配或內(nèi)建倍頻模組時(shí)，可以輸出基頻光波長(zhǎng)1/2、1/3或1/4波長(zhǎng)的激光，也可同時(shí)輸出上述幾種波長(zhǎng)的激光。
[0035]所述反射鏡304，305，308，311用于改變激光束的傳播方向，以使激光束能按照特定的路徑進(jìn)行傳輸，其數(shù)量和位置會(huì)根據(jù)光路布局而定。
[0036]所述分光器307主要用于在包含至少兩種波長(zhǎng)的激光，或者至少兩種加工頭的情形，其主要作用是將不同波長(zhǎng)(一般不同輸出位置不同)的激光束合為一路傳輸，或?qū)⒁宦芳す夥殖啥嗦份敵觯允辜す馐鴤鲗?dǎo)至不同的加工頭。
[0037]所述偏振轉(zhuǎn)化裝置303是將激光器輸出的波動(dòng)形式呈直線分布的激光束轉(zhuǎn)化為波動(dòng)形式呈圓形或橢圓分布的激光束的一種裝置。
[0038]所述光束整形模塊306是可對(duì)激光光強(qiáng)的空間分布按照特定的要求進(jìn)行調(diào)制的裝置。
[0039]上述各模塊的光學(xué)元件均具有非常高的損傷閾值(承受功率或能量密度)，光學(xué)元件的材料采用脈沖寬度展寬極小的材料，如熔石英等，在實(shí)際光路系統(tǒng)中，會(huì)根據(jù)特定需求選取上述的一種或多種模塊，其在安裝位置和排序上可根據(jù)具體的需求來(lái)確定。必要時(shí)，光路傳輸模組需要做密封保護(hù)處理，又稱光路防護(hù)，防護(hù)的主要目的是防止激光束產(chǎn)生的高能激光溢出對(duì)外界造成損傷，以及防止該模組外部的灰塵、油污等污染光路傳輸環(huán)境。
[0040]本申請(qǐng)還包括輔助加工模塊(圖未示)，所述輔助加工模塊用于輔助激光加工過(guò)程和結(jié)果，是具有完整功能的特定模塊的組合。所述輔助加工模塊包括:
[0041]輔助吹氣裝置，用于待加工件加工過(guò)程中進(jìn)行吹氣，分為同軸吹氣和旁軸吹氣，同軸吹氣“倒喇叭”形狀底端開孔的金屬材質(zhì)的氣嘴完成，旁軸吹氣由一個(gè)或多個(gè)小氣嘴組合完成，吹氣動(dòng)作一般在加工過(guò)程中啟用，氣體的成份可為壓縮空氣、氮?dú)夂脱鯕獾?，起除渣、防護(hù)、助燃等作用，可根據(jù)需求選擇一種或多種氣體同時(shí)吹氣。必要時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)建氣壓、流量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓強(qiáng)自動(dòng)化調(diào)節(jié)。
[0042]除塵裝置，以將加工過(guò)程中產(chǎn)生的灰塵、顆粒等排出加工區(qū)。
[0043]Z向測(cè)距裝置，安裝于所述Z軸移動(dòng)平臺(tái)206上，通過(guò)激光測(cè)距傳感器等方式，用以精確測(cè)量和控制加工頭模組與待加工件間的距離。
[0044]旁軸影像檢測(cè)裝置，通過(guò)非激光傳輸路徑上安裝的相機(jī)對(duì)工件的加工尺寸、加工效果、加工位置進(jìn)行測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)工件的二次定位。
[0045]同軸影像監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)在激光傳輸路徑上安裝分光鏡，將加工過(guò)程和加工停止后的工件的狀態(tài)通過(guò)相機(jī)以影像的形式輸出，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件加工過(guò)程特征觀測(cè)和加工結(jié)果初步測(cè)量的目的。
[0046]終端監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)安裝在加工頭模組下方的位置傳感器(或具有功率衰減功能的圖像傳感器)接收激光光斑，用以實(shí)現(xiàn)激光光斑測(cè)量和定位的裝置。
[0047]光參量監(jiān)控裝置，通過(guò)安裝在激光傳輸光路中的光學(xué)元件，對(duì)激光的功率、激光束的位置、傾斜等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校正的裝置。
[0048]照明裝置，用于加工輔助照明、工作區(qū)照明。
[0049]本申請(qǐng)超快激光器微細(xì)加工系統(tǒng)的工作原理如下:所述超快激光器301輸出的超短脈沖激光經(jīng)由激光傳輸模組300，完成整形、擴(kuò)束、偏振態(tài)轉(zhuǎn)化等處理后傳導(dǎo)至加工頭模組400，所述加工頭模組400對(duì)激光束進(jìn)行高速控制，完成精確掃描，通過(guò)聚焦鏡310將超高能量密度的焦點(diǎn)能量聚焦在工件上，所述加工頭模組400可控制激光焦斑按照特定的軌跡和速率去除材料，整個(gè)過(guò)程中各部件的具體功能參數(shù)由所述控制系統(tǒng)按照給定的工藝參數(shù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)協(xié)同控制。當(dāng)作用激光脈沖寬度、光斑間隔、光斑直徑、光斑能量強(qiáng)度和材料損傷閾值滿足一定關(guān)系時(shí)，熱擴(kuò)散區(qū)域極小，可實(shí)現(xiàn)“無(wú)熱效應(yīng)”的加工。
[0050]請(qǐng)參閱圖3所示，將介紹本申請(qǐng)的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)的加工方法:
[0051 ] SlOl、超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)自檢。
[0052]本步驟包括超快激光器301自檢，如狀態(tài)、快門、溫度、電流、功率、重復(fù)頻率等;三維移動(dòng)平臺(tái)200自檢，如狀態(tài)、回零等;加工頭模組400自檢，如狀態(tài)、初始位置、溫度等;輔助加工模塊自檢。
[0053]S102、激光光斑坐標(biāo)定位。
[0054]本步驟是指將安裝在三維移動(dòng)平臺(tái)200上的終端監(jiān)測(cè)裝置移至聚焦鏡下方，開啟激光器，在終端監(jiān)測(cè)模塊上獲取激光點(diǎn)坐標(biāo)，將坐標(biāo)輸出給控制系統(tǒng)。
[0055]S103、工件坐標(biāo)定位。
[0056]將工件安裝在夾具上，移至所述Z向測(cè)距裝置下方，Z向測(cè)距裝置對(duì)工件加工面測(cè)量，獲取坐標(biāo)信息，轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)坐標(biāo)信息后輸出給控制系統(tǒng)。
[0057]S104、加工位置定位。
[0058]將加工位置信息輸入所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)依據(jù)輸入的加工位置信息和工件坐標(biāo)定位信息計(jì)算出加工位置信息，并下達(dá)指令給所述三維移動(dòng)平臺(tái)將工件移至加工位置，準(zhǔn)備加工。
[0059]S105、加工參數(shù)確認(rèn)后，加工啟動(dòng)。
[0060]所述控制系統(tǒng)根據(jù)工件材料、加工范圍等要求選取加工藝參數(shù)，并將工藝參數(shù)傳遞給參與加工的各模組，各模組準(zhǔn)備完成后，啟動(dòng)加工。
[0061 ] S106、加工過(guò)程監(jiān)測(cè)與判定。
[0062]加工啟動(dòng)后，系統(tǒng)對(duì)加工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將加工狀態(tài)反饋給控制系統(tǒng)進(jìn)行判定:若判定加工合格后，完成加工，由所述三維移動(dòng)平臺(tái)200;若判定加工不合格，則跳轉(zhuǎn)至步驟S104繼續(xù)加工，直到加工合格或加工報(bào)廢。
[0063]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。
[0064]還需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0065]以上所述僅為本申請(qǐng)的實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，包括機(jī)床、控制系統(tǒng)、安裝于所述機(jī)床上的三維移動(dòng)平臺(tái)、安裝于所述機(jī)床上的激光傳輸模組、及安裝于所述三維移動(dòng)平臺(tái)上的加工頭模組，所述機(jī)床包括底座、及自所述底座一側(cè)向上延伸形成的立柱，所述三維移動(dòng)平臺(tái)包括安裝于所述底座上的Y軸移動(dòng)平臺(tái)、安裝于所述Y軸移動(dòng)平臺(tái)上的X軸移動(dòng)平臺(tái)、及安裝于所述立柱一側(cè)位于所述X軸移動(dòng)平臺(tái)上方的Z軸移動(dòng)平臺(tái)，所述X軸移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有用于裝夾待加工產(chǎn)品的夾具。2.如權(quán)利要求1所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述底座上設(shè)有Y軸導(dǎo)軌，所述Y軸移動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)于所述Y軸導(dǎo)軌上;所述Y軸移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有X軸導(dǎo)軌，所述X軸移動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)于所述X軸導(dǎo)軌上;所述立柱位于所述X軸移動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的上方設(shè)有Z軸導(dǎo)軌，所述Z軸移動(dòng)平臺(tái)滑動(dòng)于所述Z軸導(dǎo)軌上。3.如權(quán)利要求2所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)床還包括設(shè)于所述立柱上的支架、及設(shè)于所述立柱上端且位于所述三維移動(dòng)平臺(tái)上方的支撐板。4.如權(quán)利要求3所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述Z軸導(dǎo)軌位于所述支撐板與所述X軸移動(dòng)平臺(tái)之間，所述Z軸移動(dòng)平臺(tái)沿所述Z軸導(dǎo)軌在所述支撐板與所述X軸移動(dòng)平臺(tái)之間移動(dòng)。5.如權(quán)利要求3所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳輸模組安裝于所述立柱上的支架與支撐板上。6.如權(quán)利要求1所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳輸模組包括超快激光器、擴(kuò)束器、偏振轉(zhuǎn)化裝置、光束整形模塊和光學(xué)加工模塊，所述超快激光器輸出的超短脈沖激光束進(jìn)入所述擴(kuò)束器后，所述擴(kuò)束器將超短脈沖激光束處理后傳輸至偏振轉(zhuǎn)化裝置，所述偏振轉(zhuǎn)化裝置將線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光，所述圓偏振光傳導(dǎo)至光束整形模塊處理后傳導(dǎo)至光所述學(xué)加工模塊加工工件。7.如權(quán)利要求1所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳輸模組包括超快激光器、擴(kuò)束器、偏振轉(zhuǎn)化裝置、光束整形模塊、分光器和光學(xué)加工模塊，所述光學(xué)加工模塊包括旋切光學(xué)模組、掃描振鏡模組、多光束并行加工模組中的至少一種，所述超快激光器輸出的超短脈沖激光束進(jìn)入所述擴(kuò)束器后，所述擴(kuò)束器將超短脈沖激光束處理后傳輸至偏振轉(zhuǎn)化裝置，所述偏振轉(zhuǎn)化裝置將線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光后傳導(dǎo)至所述光束整形模塊，所述圓偏振光經(jīng)過(guò)所述光束整形模塊將處理后的激光束輸出至所述分光器，所述分光器將激光束分為兩路輸出至兩個(gè)光學(xué)加工模塊后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工。8.如權(quán)利要求6或7所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述激光傳輸模組還包括若干反射鏡與聚焦鏡，所述反射鏡用于改變光束的傳導(dǎo)方向，所述聚焦鏡安裝于所述旋切光學(xué)模組下，所述聚焦鏡用于將激光束匯聚為高能量密度光斑。9.如權(quán)利要求6或7所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述擴(kuò)束器將激光器輸出的直徑較小的激光束通過(guò)兩組光學(xué)元件，擴(kuò)展為直徑較大的激光束，實(shí)現(xiàn)放大光束直徑、縮小光束發(fā)散角、降低功率密度以保護(hù)光學(xué)元件，縮小聚焦光斑直徑、提高加工精度的目的。10.如權(quán)利要求6或7所述的超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振轉(zhuǎn)化裝置將激光器輸出的波動(dòng)形式呈直線分布的激光束轉(zhuǎn)化為波動(dòng)形式呈圓形或橢圓分布的激光束。
【文檔編號(hào)】B23K26/06GK105945422SQ201610408296
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月12日
【發(fā)明人】王寧, 楊小君, 康偉
【申請(qǐng)人】西安中科微精光子制造科技有限公司