一种快速钻孔的二氧化碳激光钻孔设备的制作方法

本发明属于激光钻孔设备技术领域，具体是涉及一种快速钻孔的二氧化碳激光钻孔设备。

背景技术：
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在工业生产中，用于工件钻孔的方式主要有机械钻孔和激光钻孔两种方式。机械钻孔主要有机械钻、冲床等，机械钻和冲床的加工孔的大小有限，加工质量差。激光钻孔的基本原理是把激光聚焦在待加工的工件表面，结合激光光束的高斯分布以及激光与物质相互作用的机制，使得激光与工件作用后形成的沟槽呈现正椎体，激光钻孔克服了以往加工质量差、较小孔难以加工的问题，受到了广泛的应用。现有激光钻孔加工通常采用二氧化碳激光加工、紫外固体激光加工、固体Nd：YVO₃激光激光、光纤激光加工等。

现有技术中应用最多的是采用二氧化碳激光设备来加工钻孔，二氧化碳激光波长在9.4～10.6um，是一种远红外激光，绝大多数有机材料具有强烈吸收红外线的特点，有机材料在吸收了极高的红外极高能量后，迅速熔化、汽化即燃烧，从而在工件上形成通孔，但是现有的二氧化碳激光钻孔设备存在着效率低、加工速度慢等缺陷，在钻孔时，孔内的粉末飞溅，导致激光束与工件的作用不充分，能量利用率低，影响加工速度，加工过程中，会有一些烟雾、灰尘和加工残渣附着在镜头和加工板的表面，影响激光的加工质量和加工速度。

技术实现要素：
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为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的二氧化碳激光钻孔设备存在着效率低、加工速度慢等缺陷，在钻孔时，孔内的粉末飞溅，导致激光束与工件的作用不充分，能量利用率低，影响加工速度，加工过程中，会有一些烟雾、灰尘和加工残渣附着在镜头和加工板的表面，影响激光的加工质量和加工速度，从而提出一种快速钻孔的二氧化碳激光钻孔设备。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种快速钻孔的二氧化碳激光钻孔设备，包括：

机座。

加工平台，所述加工平台滑动设置在所述机座的上方，所述加工平台用于放置工件。

激光器和光学系统，所述激光器和所述光学系统设置在所述机座的上方，所述激光器发出的激光束经过所述光学系统后发射到所述加工平台上的所述工件上。

喷气装置，所述喷气装置设置在所述光学系统和所述加工平台之间，所述喷气装置包括第一喷气口、第二喷气口、第一连接管道、第二连接管道、气泵。

吸尘装置，所述吸尘装置固定设置在所述加工平台上。

控制系统，所述控制系统分别与所述加工平台、所述光学系统、所述喷气装置、所述吸尘装置连接。

作为上述技术方案的优选，所述光学系统包括扩束镜、折返镜、聚焦镜，所述激光器发出的激光束依次经过所述扩束镜、所述折返镜、所述聚焦镜后发射到所述加工平台上的所述工件上。

作为上述技术方案的优选，所述第一喷气口设置在所述聚焦镜的下方，所述第一喷气口通过所述第一连接管道连接所述气泵。

作为上述技术方案的优选，所述第二喷气口设置在所述工件的上方，所述第二喷气口通过所述第二连接管道连接所述气泵。

作为上述技术方案的优选，所述加工平台通过滑动装置滑动设置在所述机座的上方，所述滑动装置包括滑轨和滑动块所述滑轨固定在所述机座上，所述加工平台通过所述滑动块在所述滑轨上滑动。

作为上述技术方案的优选，所述加工平台的上表面上设置有吸附孔，所述吸附孔用于吸附所述工件。

本发明的有益效果在于：其通过在光学系统和加工平台之间设置喷气装置，并将第一喷气口设置在聚焦镜的下方，将第二喷气口设置在工件的上方，在二氧化碳激光钻孔设备工作时，利用第一喷气口对聚焦镜进行喷气，利用第二喷气口对工件进行喷气，将溅射到聚焦镜镜头和工件表面的烟雾、灰尘和加工残渣等吹除，使激光束与工件充分作用，提高了激光的能量利用率、提高了加工的质量和速度，实现了快速钻孔；其通过在加工平台上设置吸尘装置，可以有效地将加工过程中产生的粉末及残渣进行收集处理；其通过在加工平台与机座之间设置滑动装置，加工平台在机座上进行滑动，不需要改变光学系统就可以实现工件上不同位置的钻孔。本装置结构简单、稳定性高、可靠性高、适合工业环境使用。

附图说明：

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明一个实施例的一种快速钻孔的二氧化碳激光钻孔设备结构示意图；

图2为本发明一个实施例的一种工作平台结构示意图；

图3为本发明一个实施例的光学系统结构示意图；

图4为本发明一个实施例的喷气装置结构示意图。

图中符号说明：

1-机座，2-加工平台，3-工件，4-激光器、5-光学系统，6-喷气装置，7-吸尘装置，8-控制系统，201-滑动装置，501-扩束镜，502-折返镜，503-聚焦镜，601-第一喷气口，602-第二喷气口，603-第一连接管道，604-第二连接管道，605-气泵，2011-滑轨，2012-滑动块。

具体实施方式：

如图1所示，本发明的快速钻孔的二氧化碳激光钻孔设备，包括：机座1、加工平台2、激光器4、光学系统5、喷气装置6、吸尘装置7和控制系统8。

所述机座1为长方体机座。

所述加工平台2滑动设置在所述机座1的上方，所述加工平台2用于放置工件3。如图2所示，所述加工平台2通过滑动装置201滑动设置在所述机座1的上方，所述滑动装置201包括滑轨2011和滑动块2012，所述滑轨2011固定在所述机座1上，所述加工平台2通过所述滑动块2012在所述滑轨2011上滑动。所述加工平台2的上表面上设置有吸附孔202(图中未示出)，所述吸附孔202用于吸附所述工件3，所述工件3通过所述加工平台2的滑动实现所述工件3在机座1上的滑动，可以对工件3的不同位置进行钻孔。

所述激光器4和所述光学系统5设置在所述机座1的上方，所述激光器4发出的激光束经过所述光学系统5后发射到所述加工平台2上的所述工件3上。如图3所示，所述光学系统5包括扩束镜501、折返镜502、聚焦镜503，所述激光器4发出的激光束依次经过所述扩束镜501、所述折返镜502、所述聚焦镜503后发射到所述加工平台2上的所述工件3上，通过调节所述光学系统5可以实现对工件不同位置、不同大小、不同深度的钻孔。

所述喷气装置6设置在所述光学系统5和所述加工平台2之间，如图4所示，所述喷气装置6包括第一喷气口601、第二喷气口602、第一连接管道603、第二连接管道604、气泵605。所述第一喷气口601设置在所述聚焦镜503的下方，所述第一喷气口601通过所述第一连接管道603连接所述气泵605。所述第二喷气口602设置在所述工件3的上方，所述第二喷气口602通过所述第二连接管道604连接所述气泵605。通过所述第一喷气口601对所述聚焦镜503上的镜头进行喷气，通过所述第二喷气口602对所述工件3进行喷气，将溅射到所述聚焦镜503的镜头和所述工件3表面的烟雾、灰尘和加工残渣等吹除，使激光束与所述工件3充分作用，提高了激光的能量利用率、提高了加工的质量和速度，实现了快速钻孔。

所述吸尘装置7固定设置在所述加工平台2上。所述吸尘装置7用于将加工过程中产生的粉末及残渣进行收集处理。

所述控制系统8分别与所述加工平台2、所述光学系统5、所述喷气装置6、所述吸尘装置7连接。通过所述控制系统8控制加工过程中所述加工平台2、所述滑动装置201、所述光学系统5、所述喷气装置6、所述吸尘装置7的工作。

工作原理：

将工件3放置到所述加工平台2上，所述控制系统8控制所述加工平台2上的吸附孔202工作，将所述工件3牢牢地吸附在所述加工平台2上，所述控制系统8控制所述滑动装置201带动所述加工平台2滑动到指定位置，同时，所述控制系统8控制所述光学系统5调节激光的路线，打开所述激光器4，所述激光器4发出的激光束依次经过所述扩束镜501、所述折返镜502、所述聚焦镜503后发射到所述加工平台2上的所述工件3上，所述激光束在所述工件3上钻孔，在钻孔的同时，所述控制系统8打开所述第一喷气口601和所述第二喷气口602，分别对所述聚焦镜503镜头和所述工件3进行喷气，将所述聚焦镜503镜头和所述工件3表面的烟雾、灰尘和加工残渣等吹除，使激光束与工件充分作用，打开所述吸尘装置8，将加工过程中产生的粉末及残渣进行收集处理，钻孔钻完后，通过所述滑动装置201带动所述加工平台2和所述加工平台2上的工件3进行位置移动，重复上述步骤对工件3上的第二个位置进行钻孔。

本实施例所述的一种快速钻孔的二氧化碳激光钻孔设备，包括机座、加工平台、激光器、光学系统、喷气装置、吸尘装置和控制系统。其通过在光学系统和加工平台之间设置喷气装置，并将第一喷气口设置在聚焦镜的下方，将第二喷气口设置在工件的上方，在二氧化碳激光钻孔设备工作时，利用第一喷气口对聚焦镜进行喷气，利用第二喷气口对工件进行喷气，将溅射到聚焦镜镜头和工件表面的烟雾、灰尘和加工残渣等吹除，使激光束与工件充分作用，提高了激光的能量利用率、提高了加工的质量和速度，实现了快速钻孔；其通过在加工平台上设置吸尘装置，可以有效地将加工过程中产生的粉末及残渣进行收集处理；其通过在加工平台与机座之间设置滑动装置，加工平台在机座上进行滑动，不需要改变光学系统就可以实现工件上不同位置的钻孔。本装置结构简单、稳定性高、可靠性高、适合工业环境使用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。