端，将环形筒壁I的内腔封闭；所述上盖板2的中心位置开设有穿透上盖板2的第二激光入射口 21 ;
[0031]所述第一 45度反射镜4通过一镜片夹具和一位置调整机构安装在上盖板2的下表面，第一 45度反射镜4的反射面与第二激光入射口 21的位置对应；所述位置调整机构使得第一 45度反射镜4能够沿着水平方向移动；所述第二 45度反射镜5通过一镜片夹具固定安装在上盖板2的下表面；
[0032]所述第四45度反射镜7的反射面与第一激光入射口 11的位置对应；所述第四45度反射镜7固定在安装架14上，所述安装架14伸出第二激光入射口 21之外固定在外部机架上，第四45度反射镜7与安装架14独立于复合加工头的旋转运动；即第四45度反射镜7与安装架14不随着复合加工头的旋转运动而运动，他们始终保持静止不动。其中，安装架14的材料要求为能够透射连续激光束和长脉宽脉冲激光束。
[0033]所述下盖板3的中心位置开设有穿透下盖板3的透光孔，透光孔与下盖板3的外边缘之间开设有透光环槽，所述透光孔和透光环槽上均安装有保护镜10 ;所述第三45度反射镜6和聚焦透镜9通过一镜片夹具固定安装在所述下盖板3的上表面；
[0034]所述第一激光入射口 11、第四45度反射镜7、聚焦透镜9和保护镜10的安装方位应使得第一激光器发射的冲击波激光束透过第一激光入射口 11沿水平方向入射到第四45度反射镜7，经过第四45度反射镜7的转折之后，向下沿竖直重力方向入射进入聚焦透镜9，经过聚焦透镜9的聚焦后，透过保护镜10入射到工件13表面的冲击波模板12的待冲击区域上；冲击波激光束的走向如图1中的点划线所示(最后的聚焦光束行进光路垂直于工件表面，且光束中心轴线与复合加工头整体旋转的中心轴线重合)。
[0035]其中，冲击波模板12为激光冲击波微造型加工中一个不可缺少的部分，冲击波模板12的整体为平面玻璃，其可透射第一激光器和第二激光器发射的激光束，在冲击波模板12与待加工工件表面的一侧的特定区域，涂有吸收冲击波激光束的涂层(如黑漆等)，该特定区域称为待冲击区域；其他没有涂层的位置为非冲击区域；待冲击区域与非冲击区域的排布图形根据微造型图形而设计，即待冲击区域就是需要微造型的凹坑区域。
[0036]由于第四45度反射镜7固定不动，不随复合加工头的旋转而旋转，因此，复合加工头的旋转周期与冲击波激光束的发射时机也无需配合，任何时刻发射冲击波激光束，都会垂直入射到第四45度反射镜7上。
[0037]所述第二激光入射口 21、第一 45度反射镜4、第二 45度反射镜5、第三45度反射镜6和反射式聚焦镜8的安装方位应使得第二激光器发射的连续激光束或长脉宽脉冲激光束(也称为热处理激光束)，透过第二激光入射口 21沿竖直重力方向入射到第一 45度反射镜4，经过第一 45度反射镜4的转折之后，沿水平方向入射进入第二 45度反射镜5，经过第二 45度反射镜5的转折之后，向下沿竖直重力方向入射进入第三45度反射镜6，经过第三45度反射镜6的转折之后，沿水平方向入射进入反射式聚焦镜8，经过反射式聚焦镜8的反射和聚焦后，输出至工件13表面的冲击波模板12的非冲击区域。热处理激光束的走向如图1中的双点划线所示。
[0038]采用上述装置进行多光束复合激光冲击波微造型时，输出两束激光，即冲击波激光束和热处理激光束。冲击波激光束为高峰值功率的脉冲激光束，用于激光冲击波微造型；热处理激光束为连续激光束或长脉宽的脉冲激光束，用于对微造型周围区域进行加热。这种多光束复合的方式有利于脉冲激光束进行冲击波时的微造型加工效率和加工质量的提升。
【主权项】
1.一种多光束复合激光冲击微造型加工装置，其特征在于，包括用于输出冲击波激光束的第一激光器、用于输出连续激光束或长脉宽脉冲激光束的第二激光器、复合加工头和加工头驱动机构； 所述复合加工头呈中空套筒状，安装在加工头驱动机构上，由加工头驱动机构驱动其绕自身轴线整体旋转； 所述复合加工头包括环形筒壁(I)、上盖板(2)、下盖板(3)、第一 45度反射镜(4)、第二 45度反射镜(5)、第三45度反射镜(6)、第四45度反射镜(7)、反射式聚焦镜(8)、聚焦透镜(9)和保护镜(10)； 所述环形筒壁(I)的侧壁上开设有穿透环形筒壁(I)的第一激光入射口(11)，所述第一激光入射口(11)的外表面安装有可透过冲击波激光束的镀膜玻璃；所述第一激光器输出的冲击波激光束透过镀膜玻璃经由第一激光入射口(11)进入到环形筒壁(I)内部；所述反射式聚焦镜(8)通过一镜片夹具和一位置调整机构安装在环形筒壁(I)的内表面上，所述位置调整机构使得反射式聚焦镜(8)能够沿着水平方向移动； 上盖板(2)和下盖板(3)分别安装在环形筒壁(I)的上下两端，将环形筒壁(I)的内腔封闭；所述上盖板(2)的中心位置开设有穿透上盖板(2)的第二激光入射口(21); 所述第一 45度反射镜(4)通过一镜片夹具和一位置调整机构安装在上盖板(2)的下表面，第一 45度反射镜(4)的反射面与第二激光入射口(21)的位置对应；所述位置调整机构使得第一 45度反射镜(4)能够沿着水平方向移动；所述第二 45度反射镜(5)通过一镜片夹具固定安装在上盖板(2)的下表面； 所述第四45度反射镜(7)的反射面与第一激光入射口(11)的位置对应；所述第四45度反射镜⑵固定在安装架(14)上，所述安装架(14)伸出第二激光入射口(21)之外固定在外部机架上，第四45度反射镜(7)与安装架(14)独立于复合加工头的旋转运动； 所述下盖板(3)的中心位置开设有穿透下盖板(3)的透光孔，透光孔与下盖板(3)的外边缘之间开设有透光环槽，所述透光孔和透光环槽上均安装有保护镜(10);所述第三45度反射镜(6)和聚焦透镜(9)通过一镜片夹具固定安装在所述下盖板(3)的上表面；所述第一激光入射口(11)、第四45度反射镜(7)、聚焦透镜(9)和保护镜(10)的安装方位应使得第一激光器发射的冲击波激光束透过第一激光入射口(11)沿水平方向入射到第四45度反射镜(7)，经过第四45度反射镜(7)的转折之后，向下沿竖直重力方向入射进入聚焦透镜(9)，经过聚焦透镜(9)的聚焦后，透过保护镜(10)入射到工件(13)表面的冲击波模板(12)的待冲击区域上； 所述第二激光入射口(21)、第一 45度反射镜(4)、第二 45度反射镜(5)、第三45度反射镜(6)和反射式聚焦镜(8)的安装方位应使得第二激光器发射的连续激光束或长脉宽脉冲激光束，透过第二激光入射口(21)沿竖直重力方向入射到第一 45度反射镜(4)，经过第一 45度反射镜(4)的转折之后，沿水平方向入射进入第二 45度反射镜(5)，经过第二 45度反射镜(5)的转折之后，向下沿竖直重力方向入射进入第三45度反射镜￠)，经过第三45度反射镜出)的转折之后，沿水平方向入射进入反射式聚焦镜(8)，经过反射式聚焦镜(8)的反射和聚焦后，输出至工件(13)表面的冲击波模板(12)的非冲击区域。
【专利摘要】本实用新型提供了一种多光束复合激光冲击微造型加工装置，包括输出冲击波激光束的第一激光器、输出连续激光束或长脉宽脉冲激光束的第二激光器、复合加工头和加工头驱动机构；复合加工头包括环形筒壁、上盖板、下盖板、第一45度反射镜、第二45度反射镜、第三45度反射镜、第四45度反射镜、反射式聚焦镜、聚焦透镜和保护镜。本实用新型采用了多光束复合激光冲击波微造型的方式，连续激光束先对微造型位置周围区域进行了加热，同时以微造型区域位置也被热传导加热到稍低一点温度，因此在具有周围区域预热效果的激光冲击波压力作用下，微造型坑更深，即同等脉冲激光能量的加工效率更高，有利于脉冲激光束进行冲击波时的微造型加工效率的提升。
【IPC分类】B23K26-00
【公开号】CN204430556
【申请号】CN201420867360
【发明人】郑宣成, 陈大建, 胡云, 曹宇
【申请人】浙江嘉泰激光科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月28日