效的加工。
[0035]本发明还包括用于驱动加工平台12沿X轴移动的X轴移动机构10，驱动加工平台12沿Y轴移动的Y轴移动机构11，以及驱动所述切割头7和振镜扫描方头5相对于加工平台12移动的Z轴移动机构9。并且还包括连接在工业计算机17与X轴移动机构10、Y轴移动机构11和Z轴移动机构9之间的运动控制卡18。
[0036]本发明还包括用于对加工平台12上的加工工件15的位置进行定位的视觉定位装置，所述视觉定位装置包括定位CCD相机8，与定位CCD相机8连接的图像采集卡16，所述图像采集卡16与工业计算机17连接，定位CXD相机8主要通过图像捕捉的方式达到精确定位以及协调切割头7和振镜扫描方头5的加工位置等。
[0037]请参阅图1，本发明还包括用于安装加工平台12的大理石机台13，以及安装于大理石机台13上的龙门架20，加工平台12通过X轴移动机构10和Y轴移动机构11安装于大理石机台13上，切割头7和振镜扫描方头5安装于一连接板14上，所述连接板14通过Z轴移动机构9安装于龙门架20上，并且定位CCD相机8安装于连接板14上，其中X轴移动机构10、Y轴移动机构11和Z轴移动机构9主要采用的是高精度直线电机进行驱动的，在具体加工时，可将加工工件15通过产品治具放置在加工平台12上。由于采用了大理石机台13，其重量大、冷热变形量小，可以保证整个加工平台的稳定性。
[0038]结合图5所示，本发明还提供一种基于上述的双头激光加工装置的加工方法，包括以下步骤，
[0039]第一步，将加工工件15放置于加工平台12上；
[0040]第二步，控制Z轴移动机构9将切割头7靠近加工工件15的表面(即焦点位置)，控制第一激光器I启动，第一激光器I输出激光束对位于加工平台12上的加工工件15进行一次切断，即第一激光器I输出激光束将加工工件15加热至溶化状态，并与光束同轴的辅助气流将溶化材料从切缝中吹掉，产品即被一次切断。
[0041]第三步，待切断结束后，X轴移动机构10和Y轴移动机构11控制加工平台12移动至所述振镜扫描方头5的场镜53的有效加工区域内，控制第二激光器2启动,第二激光器2对位于一次切断后的加工工件15进行二次精加工，即经高速振镜多次扫描精加工后，得到最终产品，在整个加工过程中，第一激光器I的平均输出功率和输出脉冲宽度大于第二激光器2的平均输出功率和输出脉冲宽度，第一激光器I的输出脉冲峰值功率小于第二激光器2的输出脉冲峰值功率。
[0042]下面再结合两个具体应用的实施例对本发明作进一步的介绍。
[0043]实施例一
[0044]在本实施例中，所采用的第一激光器I为一台单模脉冲IPG光纤150W激光器，该激光器的波长为1070nm，最大平均输出功率为150W，最大脉冲峰值功率为1500W ;第二激光器2为一台IPG20W脉冲光纤激光器，波长为1070nm，最大平均输出功率为20W，最大脉冲峰值功率为2 X 104W,振镜扫描方头5为高速振镜系统，切割头7为光纤专用切割头，并配备有准直镜筒和QBH接头。样品材料为表面经磨光的0.3mm黑色氧化锆陶瓷，吹气类型为氧气，压力为2MPa，切割头7聚焦透镜的焦距为50mm，切割速度5mm/s，设定第一激光器I频率为500Hz，脉宽为0.2ms，激光占空比为30%，加工ΦΙΟι?πι的圆形孔和2 X 1mm的U形孔，加工完成后进行二次精加工，振镜扫描速度为300mm/s，第二激光器2频率为ΙΟΟΚΗζ，激光占空比为80%，扫描图形的路径比切割路径内缩0.01mm，扫描次数为50，二次加工完成后，即可得到最终产品。
[0045]加工完成后的产品具有如下的特点:激光入射面崩边小于0.005mm，激光出射面崩边小于0.01mm，样品表面无任何毛刺和挂渣，切割断面平整、光滑，样品表面无变色，高倍显微镜下观察无边缘裂纹和边缘残留。
[0046]实施例二
[0047]在本实施例中，所采用的第一激光器I为一台单模脉冲IPG光纤150W激光器，该激光器波长为1070nm，最大平均输出功率为150W，最大脉冲峰值功率为1500W ;第二激光器2为一台皮秒激光器,该激光器波长为1064nm,最大平均输出功率为16W,脉冲宽度为皮秒级，最大峰值功率为20MW，振镜扫描方头5为高速振镜系统，切割头7为光纤专用切割头，并配备有准直镜筒和QBH接头。样品材料为Imm蓝宝石，吹气类型为氮气，压力为IMPa，切割头7聚焦透镜的焦距为100mm，切割速度3mm/s，设定第一激光器I频率为500Hz，脉宽为
0.2ms，激光占空比为40%，加工Φ15πιπι的圆形产品，加工完成后，将单个圆形产品放置于场镜的有效扫描范围内进行二次精加工，扫描速度为500mm/s，第二激光器2频率为300KHz，激光占空比为90%，扫描路径比产品外形边框尺寸外扩0.01mm，扫描次数为200，加工完成后，即可得到最终产品。
[0048]加工完成后的产品具有如下的特点:样品表面无变色，切割断面齐整、光滑，无毛刺，两面崩边均小于0.01mm。
[0049]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种双头激光加工装置，其特征在于:包括加工平台(12)，设于加工平台(12)上方的第一激光器(I)和第二激光器(2 )，分别连接在第一激光器(I)和第二激光器(2 )的激光输出端的切割头(7)和振镜扫描方头(5)，所述切割头(7)用于输出激光束对位于加工平台(12 )上的加工工件(15)进行一次切断,所述振镜扫描方头(5 )用于输出激光束对位于一次切断后的加工工件(15)进行二次精加工，并且所述第一激光器(I)的平均输出功率和输出脉冲宽度大于第二激光器(2)的平均输出功率和输出脉冲宽度，第一激光器(I)的输出脉冲峰值功率小于第二激光器(2 )的输出脉冲峰值功率。2.根据权利要求1所述的双头激光加工装置，其特征在于:所述第一激光器(I)通过第一传输光纤(31)与切割头(7 )连接，所述切割头(7 )包括依次设置的第二准直镜(71)、聚焦镜(72)和保护镜(73)。3.根据权利要求2所述的双头激光加工装置，其特征在于:所述第二激光器(2)通过第二传输光纤(32 )与振镜扫描方头(5 )连接,在第二传输光纤(32 )上还安装有第一准直镜(4),所述振镜扫描方头(5)包括与第一准直镜(4)对应的X轴振镜(51)、与X轴振镜(51)对应的Y轴振镜(52)，以及与Y轴振镜(52)对应的场镜(53)。4.根据权利要求3所述的双头激光加工装置，其特征在于:还包括用于控制所述双头激光加工装置工作的工业计算机(17)，以及连接于工业计算机(17)与X轴振镜(51)、Y轴振镜(52 )之间的振镜控制卡(19 )。5.根据权利要求4所述的双头激光加工装置，其特征在于:还包括用于驱动加工平台(12 )沿X轴移动的X轴移动机构(10 )，驱动加工平台(12 )沿Y轴移动的Y轴移动机构(11)，以及驱动所述切割头7和振镜扫描方头(5)相对于加工平台(12)移动的Z轴移动机构(9)。6.根据权利要求5所述的双头激光加工装置，其特征在于:还包括连接在工业计算机(17)与X轴移动机构(10),Y轴移动机构(11)和Z轴移动机构(9)之间的运动控制卡(18)。7.根据权利要求6所述的双头激光加工装置，其特征在于:还包括用于对加工平台(12)上的加工工件(15)的位置进行定位的视觉定位装置，所述视觉定位装置包括定位CXD相机(8)，与定位CXD相机(8)连接的图像采集卡(16)，所述图像采集卡(16)与工业计算机(17)连接。8.根据权利要求7所述的双头激光加工装置，其特征在于:还包括用于安装加工平台(12)的大理石机台(13)，以及安装于大理石机台(13)上的龙门架(20)，加工平台(12)通过X轴移动机构(10)和Y轴移动机构(11)安装于大理石机台(13)上，切割头(7)和振镜扫描方头(5)安装于一连接板(14)上，所述连接板(14)通过Z轴移动机构(9)安装于龙门架(20)上，并且定位CXD相机(8)安装于连接板(14)上。9.一种基于权利要求1?8任一项所述的双头激光加工装置的加工方法，其特征在于:该方法包括以下步骤， S1.将加工工件(15)放置于加工平台(12)上； S2.控制第一激光器(I)启动，第一激光器(I)输出激光束对位于加工平台(12)上的加工工件(15)进行一次切断； S3.控制第二激光器(2)启动，第二激光器(2)输出激光束对位于一次切断后的加工工件(15)进行二次精加工；在此过程中，第一激光器(I)的平均输出功率和输出脉冲宽度大于第二激光器(2)的平均输出功率和输出脉冲宽度，第一激光器(I)的输出脉冲峰值功率小于第二激光器(2)的输出脉冲峰值功率。
【专利摘要】本发明涉及激光加工技术领域，公开了一种双头激光加工装置及加工方法。该装置包括加工平台，设于加工平台上方的第一激光器和第二激光器，分别连接在第一激光器和第二激光器的激光输出端的切割头和振镜扫描方头，所述切割头用于输出激光束对位于加工平台上的加工工件进行一次切断，所述振镜扫描方头用于输出激光束对位于一次切断后的加工工件进行二次精加工，并且所述第一激光器的平均输出功率和输出脉冲宽度大于第二激光器的平均输出功率和输出脉冲宽度，第一激光器的输出脉冲峰值功率小于第二激光器的输出脉冲峰值功率。本发明具有消除产品微裂纹、减小激光出射面的熔渣和提高产品加工品质的优点。
【IPC分类】B23K26/70, B23K26/38
【公开号】CN104972226
【申请号】CN201410142465
【发明人】褚志鹏, 叶超平, 肖磊, 宋世宇, 杨锦彬, 宁艳华, 高云峰
【申请人】大族激光科技产业集团股份有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月10日