一种精密激光扫描微孔加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及激光加工技术领域，更具体的说，特别涉及一种精密激光扫描微 孔加工装置。
【背景技术】
[0002] 激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点，已经广泛应用于科 研、国防、工业等国民生产的重要方面。在工业领域，激光加工作为先进制造技术，具有高 效、高精度、高质量、范围广、节能环保并能实现柔性加工和超微细加工的优点，在汽车、电 子电路、电器、航空航天、钢铁冶金、机械制造等领域得到了广泛的应用，且在某些行业（例 如汽车、电子行业等）已经达到较高的水平。对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污 染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。
[0003] 由于扫描振镜的方式进行激光加工具有速度快、效率高、成本适中等优点，已经广 泛应用于工业中的各个方面的激光加工，例如激光打标、蚀刻、切割、毛化、打孔等。
[0004] 随着激光应用的高速发展，精密激光加工技术越来越重要，成为当前激光加工的 主要发展方向之一。一般意义上的精密激光加工技术是指针对厚度为Imm以下的材料，加 工精度一般在十微米级的激光加工技术。精密激光加工技术能够充分利用激光束可以聚焦 到很小尺寸且稳定性高、重复性高、在加工过程中，被加工产品热影响、热变形小，加工效果 优于其他精密加工方式等特点。而且一旦大批量生产，精密激光加工技术不受数量限制且 加工基本不需要耗材，所以能够大幅度降低生产成本，并获得高质量的产品。所以激光精密 加工技术应用前景广阔。
[0005] 在激光精密加工技术中，精密激光微孔加工技术，是指利用各种激光束聚焦后短 时间内达到材料的熔点或沸点，针对传统方法技术上难以实现微孔加工的材料，进行孔径 小于1000微米的微孔加工，例如，针对硬度高的金属（如钨合金、钛合金、不锈钢、铝等），或 者硬度高、脆性高的非金属材料（如氧化铝陶瓷、碳化铝陶瓷等），加工孔径小于1000微米 的孔。精密激光微孔加工方式质量好、重复精度高、效率高、综合经济成本低，已广泛应用于 各种材料的微孔加工。
[0006] 目前激光打孔方面主要有采用切割头和振镜扫描两种方式，但是进入精密激光微 孔加工领域，当孔径小于1000微米，尤其是小于500微米时，因为传统的振镜扫描方式采用 是通过矢量方式模拟待加工图形，因此圆孔会被处理成一系列的多段的矢量合成，因此难 以形成孔径小于500微米的精确圆孔，另外传统的振镜扫描方式本身收到位置精度、扫描 角分辨率的限制，难以实现精密微孔加工，而且，传统的振镜本身收到热漂移的影响，难以 长时间稳定的进行精密微孔加工。而传统的切割头方式加工，效率较低，而且为了保证微孔 的圆度以及精度，需要采用高精密的位移平台，成本较高。
[0007] 传统的振镜扫描方式采用是通过矢量方式模拟待加工图形，因此圆孔会被处理成 一系列的多段的矢量合成，因此难以形成孔径小于500微米的精确圆孔，另外传统的振镜 扫描方式本身受到位置精度、扫描角分辨率的限制，难以实现精密微孔加工，而且，传统的 振镜本身受到热漂移的影响，难以长时间稳定的进行精密微孔加工。因此需要既能够保持 振镜扫描方式范围大、效率高优点，又能够实现精确、稳定的微孔加工的装置。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种精密激光扫描微 孔加工装置，能够实现精密微孔精确、稳定的加工。
[0009] 为了解决以上提出的问题，本实用新型采用的技术方案为：
[0010] 一种精密激光扫描微孔加工装置，该加工装置包括扫描振镜外壳、振镜片、平场透 镜和透射平板，其中，扫描振镜外壳的侧面和底面上分别加工有通孔，作为激光束入射孔和 通光孔；
[0011] 外部激光束通过激光束入射孔进入到扫描振镜外壳内，经过振镜片反射后穿过通 光孔，入射到平场透镜对入射激光束进行聚焦，聚焦后的激光束经过透射平板作用在待加 工材料上。
[0012] 所述平场透镜内设置有内部镜片。
[0013] 所述振镜片包括第一振镜片和第二振镜片，透射平板包括第一透射平板和第二透 射平板；所述加工装置还包括第一振镜电机和第二振镜电机；
[0014] 第二振镜电机水平设置在扫描振镜外壳的内侧，其中心轴端部分别与激光束入射 孔和通光孔位置相对应，第一振镜片安装在第一振镜电机中心轴的端部上，第一振镜电机 垂直设置在第二振镜电机中心轴的端部，第二振镜片安装在第二振镜电机上；扫描振镜外 壳上通光孔的下方设置有平场透镜，平场透镜的下方设置有与内部镜片平行的第一透射平 板和第二透射平板。
[0015] 所述加工装置还包括第一平板电机和第二平板电机，第一透射平板、第二透射平 板分别安装在透射第一平板电机、第二平板电机上，并分别绕其中心轴旋转。
[0016] 所述第一振镜片和第二振镜片分别绕第一振镜电机和第二振镜电机的中心轴旋 转。
[0017] 所述第一透射平板与第二透射平板的旋转方向互相垂直。
[0018] 所述内部镜片下方设置有保护镜片。
[0019] 所述平场透镜采用远心透镜代替。
[0020] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
[0021] 本实用新型中采用透射平板对聚焦光束旋转透射，从而实现聚焦光束焦点在二维 平面上的微小移动，从而实现精密微孔的加工；此外通过第一透射平板和第二透射平板在 小范围内的微孔加工，能提升扫描光束运动的分辨率并降低热漂移，并能够保证微孔的精 确、稳定加工。
【附图说明】
[0022] 图1为本实用新型精密激光扫描微孔加工装置的结构图。
[0023] 图2为本实用新型加工装置的光路原理示意图。
[0024] 图3为本实用新型加工装置的光路折射区域放大图。
[0025] 图4为本实用新型加工装置的光路聚焦点区域放大图。
[0026] 图5为本实用新型加工装置中第二振镜片转动后加工过程的光路示意图。
[0027] 附图标记说明：1_扫描振镜外壳、2-激光束入射孔、3-第一振镜电机、4-第一振镜 片、5-第二振镜电机、6-第二振镜片、601-第一旋转位置、602-第二旋转位置、603-第三旋 转位置、7-平场透镜、701-内部镜片、702-保护镜片、8-第一透射平板、9-第二透射平板、 901-转动位置、10-第一平板电机、11-第二平板电机、12-第一聚焦光束、13-第一聚焦光束 焦点、14-第二聚焦光束、15-第二聚焦光束焦点、16-入射光束、17-聚焦光束平面、1201-第 一旋转聚焦光束、1202-第二旋转聚焦光束、1203-第三旋转聚焦光束、1301-第一旋转聚 焦光束焦点、1302-第二旋转聚焦光束焦点、1303-第三旋转聚焦光束焦点、1401-第一转动 聚焦光束、1402-第二转动聚焦光束、1403-第三转动聚焦光束、1501-第一转动聚焦光束焦 点、1502-第二转动聚焦光束焦点、1503-第三转动聚焦光束焦点
【具体实施方式】
[0028] 为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描 述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来 实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的 公开内容的理解更加透彻全面。
[0029] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领 域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为 了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
[0030] 参阅图1所示，本实用新型提供的一种精密激光扫描微孔加工装置，该加工装置 包括扫描振镜外壳1、第一振镜电机3、第一振镜片4、第二振镜电机5、第二振镜片6、平场透 镜7、第一透射平板8、第二透射平板9、第一平板电机10和第二平板电机11。
[0031] 其中，扫描振镜外壳1的侧面和底面上分别加工有通孔，作为激光束入射孔2和通 光孔。
[0032] 第二振镜电机5水平设置在扫描振镜外壳1的内侧，其中心轴端部分别与激光束 入射孔2和通光孔位置相对应，第一振镜片4安装在第一振镜电机3中心轴的端部上，并能 绕其中心轴旋转，第一振镜电机3垂直设置在第二振镜电机5中心轴的端部，第二振镜片6 安装在第二振镜电机5上，并绕其中心轴旋转；
[0033] 扫描振镜外壳1上通光孔的下方设置有平场透镜7,平场透镜7的下方平行设置有 第一透射平板8和第二透射平板9,第一透射平板8、第二透射平板9分别安装在透射第一 平板电机10、第二平板电机11上，且分别绕第一平板电机10、第二平板电机11的中心轴旋 转，旋转到互相平行并平行于平场透镜7内的保护镜片702,且第一平板电机10与第二平板 电机11的中心轴方向互相垂直，所以第一透射平板8与第二透射平板9的旋转方向互相垂 直。第一平板电机10、第二平板电机11与第一振镜电机3、第二振镜电机5相同，都可以使 用目前常用的扫描振镜的电机，这样能够