一种旋转对称轴平行的旋转光束组钻孔系统的制作方法_2

文档序号:10430479阅读:来源:国知局
洗光斑相配合加工时,所述两类激光出光时序可以根据钻孔加工工艺的需要进行调整,所述旋转激光聚焦焦点组对待加工工件进行扫描钻孔时,所述激光加热与清洗光斑可在所述旋转激光聚焦焦点组出光前或者出光时对扫描钻孔区域进行时空同步激光预处理,包括但不限于激光加热或者激光清洗或者激光毛化,也可以在所述旋转激光聚焦焦点组出光时或者关光后对扫描钻孔区域进行时空同步激光照射清洗。其好处是,一方面在激光密集钻孔领域引入了时空同步激光加热与清洗以及激光毛化,提高了钻孔激光束的钻孔效率,也提高了钻孔质量;另一方面,也并没有因为引入激光预处理与清洗光束而增加了激光钻孔期间激光聚焦系统与待加工材料的相对运动工时,因为所述两束激光激光焦点在钻孔位置是时空同步的,所述加热与清洗激光只要出光,激光焦点就覆盖了所述钻孔激光束焦点的运动轮廓范围,可以实时进行空间同步激光清洗。
[0030]所述清洗指激光清洗,是指采用加热与清洗激光束照射工件表面,使得表面的污物、颗粒、锈斑、材料毛刺等附着物发生瞬间蒸发或剥离,从而达到清洁净化的工艺过程。其中激光预处理过程中的激光清洗,有利于减少所述扫描钻孔光束进行后续加工中等离子体对扫描钻孔激光束的屏蔽;钻孔的同时或者钻孔结束后的激光清洗,可以直接减少后续工序的超声波清洗或者化学清洗工序工作量,甚至取消后续清洗工序,提高产品质量,降低产品成本。
[0031]所述激光毛化,指采用加热与清洗光束对待钻孔区域进行材料表面毛化,有利于待加工材料对所述扫描钻孔光束的吸收,因而提高后续钻孔加工的效率与质量。
[0032]进一步的,所述激光合束器为平面合束器或者立方合束器或者平面反射镜中的任意一种或多种的组合。
[0033]进一步的,所述激光钻孔同步控制模块能同时控制或选择性控制所述钻孔激光束组内的各钻孔激光束的激光开关光时序、各钻孔激光束的激光脉冲重复频率、各钻孔激光束的激光脉冲能量、各钻孔激光束的激光脉冲宽度、各钻孔激光束的激光脉冲波形参数,其中,所述激光开关光时序是指各钻孔激光束可同时出光,也可先后出光,可同时开光,也可先后开光。
[0034]进一步的,所述待加工工件由不同种类的薄材料叠加而成,所述钻孔激光器组发射不同波长的多束钻孔激光束,所述激光钻孔同步控制模块控制钻孔激光器组输出的不同波长的多束钻孔激光束的激光开关光的顺序,使得不同波长的钻孔激光束对待加工工件的加工孔内的不同材料层进行加工。
[0035]所述进一步的有益效果为:本实用新型提供的系统是一个复杂系统,只有各部分在时序上高度配合,在空间上高度重合,才可以发挥出强劲的加工能力,高新尖的技术的实现需要很好的技术平台,所述激光钻孔同步控制模块充当了指挥中心角色。
[0036]—个典型的例子,多层线路板,就是有多层不同材料叠加而成,不同层的材料,所采取的激光加工工艺参数差别很大。
[0037]进一步,在所述激光钻孔同步控制模块控制下,所述激光束旋转调制器对所对应钻孔激光束进行多圈旋转调制,且在此过程中所对应的钻孔激光束可以以不同的激光脉冲能量或不同的激光脉冲宽度或不同的激光脉冲波形或不同的脉冲重复频率变化出光。
[0038]所述进一步的有益效果为:对于孔深方向不同待钻材料层,可以采用不同的激光参数进行加工,提高了加工质量和激光加工工艺的针对性。
【附图说明】
[0039]图1为本实用新型实施例1的四钻孔激光束合束钻孔系统结构示意图;
[0040]图2为本实用新型实施例2的四钻孔激光束合束钻孔系统结构示意图;
[0041 ]图3为本实用新型实施例3的两钻孔激光束合束钻孔系统示意图;
[0042]图4为本实用新型实施例4的双空心电主轴并联旋转激光双光束合束钻孔系统示意图;
[0043]图5为本实用新型实施例5空心电主轴与摆角压缩振镜并联旋转激光双光束合束钻孔系统不意图;
[0044]图6为本实用新型实施例6的摆角压缩双振镜并联旋转激光双光束合束钻孔系统示意图;
[0045]图7为四钻孔激光光束最终形成的旋转钻孔激光聚焦焦点组示意图;
[0046]图8为两钻孔激光光束最终形成的旋转钻孔激光聚焦焦点组示意图。
[0047]附图中,各标号所代表的部件列表如下:
[0048]1、激光器组,11、P偏振端激光器组,111、第一激光器,112、第二激光器,113、第一钻孔激光束,114、第二钻孔激光束,12、S偏振端激光器组,121、第三激光器,122、第四激光器,123、第三钻孔激光束,124、第四钻孔激光束;2、激光扩束器组,21、P偏振端激光扩束器组,211、第一激光扩束器,212、第二激光扩束器,213、第一扩束激光束,214、第二扩束激光束,22、S偏振端激光扩束器组,221、第三激光扩束器,222、第四激光扩束器,223、第三扩束激光束,224、第四扩束激光束;3、激光束旋转调制组,31、P偏振端激光束旋转调制器组,311、第一激光束旋转调制器,312、第二激光束旋转调制器,313、第一旋转钻孔激光束,314、第二旋转钻孔激光束,32、S偏振端激光束旋转调制器组,321、第三激光束旋转调制器,322、第四激光束旋转调制器,323、第三旋转钻孔激光束,324、第四旋转钻孔激光束;4、激光合束器,41、P偏振端激光合束器,411、第一反射合束镜,412、第一反射合束光束,413、第一激光合束元件,414、P偏振端激光收集器,415、P偏振端激光合束入射光束,42、S偏振端激光合束器,421、第二反射合束镜,422、第二反射合束光束,423、第二激光合束元件,424、S偏振端激光收集器,425、S偏振端激光合束入射光束,426、第三反射合束镜,43、偏振激光合束元件,44、旋转钻孔激光束组;5、激光折射扫描模块,501、第一折射光学棱镜,502、第二折射光学棱镜,503、折射扫描模块第二电机主轴,504、折射扫描模块第二电机,505、复合运动旋转钻孔激光束组;6、振镜扫描平场聚焦模块,601、扫描振镜第二电机主轴,602、扫描振镜第二反射镜,603、扫描振镜第一反射光束,604、扫描振镜第一电机,605、扫描振镜第一电机主轴,606、扫描振镜第一反射镜;7、振镜扫描光束组,8、平场扫描聚焦镜,9、平场聚焦钻孔光束组,10、待加工工件;200、加热与清洗激光束,201、加热与清洗激光器,202、光轴与钻孔激光束旋转对称轴平行的加热与清洗激光束,203、振镜扫描输出的加热与清洗激光束;81、钻孔第四环,82、钻孔第三环,83、钻孔第二环,84、钻孔第一环。
【具体实施方式】
[0049]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
[0050]实施例1、四激光束合束钻孔系统。下面结合图1以及图7对本实施例提供的系统进行详细说明。
[0051]图1为四激光束合束钻孔系统示意图,如图1所示,本实施例提供的系统包括激光器组1、激光扩束器组2、激光束旋转调制器组3、激光合束器4、振镜扫描平场聚焦模块6和待加工工件10以及激光钻孔同步控制模块(图中未标示)。
[0052]所述激光器组I包含P偏振端激光器组11与S偏振端激光器组12,所述P偏振端激光器组11包含第一钻孔激光束113和第二钻孔激光束114,所述S偏振端激光器组12包含第三钻孔激光束123和第四钻孔激光束124。
[0053 ]所述钻孔激光束组内各钻孔激光束的激光波长、激光脉冲重复频率、脉宽、脉冲能量、光束质量因子等参数可以相同,也可以不同。
[0054]所述激光扩束器组2包含P偏振端激光扩束器组21和S偏振端激光扩束器组22,所述P偏振端激光扩束器组21包含第一激光扩束器211和第二激光扩束器212,所述第一钻孔激光束113经第一激光扩束器211扩束输出第一扩束激光束213,所述第二钻孔激光束114经第二激光扩束器212扩束输出第二扩束激光束214;所述S偏振端激光扩束器组22包含第三激光扩束器221和第四激光扩束器222,所述第三钻孔激光束123经第三激光扩束器221扩束输出第三扩束激光束223,所述第四钻孔激光束124经第四激光扩束器222扩束输出第四扩束激光束224。
[0055]所述激光束旋转调制器组3包含P偏振端激光束旋转调制组31和S偏振端激光束旋转调制组32,所述P偏振端激光束旋转调制组31包含第一激光束旋转调制器311和第二激光束旋转调制器312,所述第一扩束激光束213经所述第一激光束旋转调制器311旋转调制,输出第一旋转钻孔激光束313,所述第二扩束激光束214经所述第二激光束旋转调制器312旋转调制,输出第二旋转钻孔激光束314;所述S偏振端激光束旋转调制组32包含第三激光束旋转调制器321和第四激光束旋转调制器322,所述第三扩束激光束223经所述第三激光束旋转调制器321旋转调制,输出第三旋转钻孔激光束323,所述第四扩束激光束224经所述第四激光束旋转调制器322旋转调制,输出第四旋转钻孔激光束324。
[0056]所述激光束旋转调制器可以为声光偏转器,也可以为电光偏转器,也可以为压电陶瓷驱动反射镜或电流计驱动反射镜或者折射棱镜光学元件,还可以为空心电主轴电机驱动旋转折射光学元件,或者为前述这几种中的任意两种或两种以上组合。
[0057]比如,当激光束旋转调制器为声光偏转器时,声光偏转器通过改变声光偏转器的驱动源的载波频率调节所述入射激光的布拉格光栅反射角,改变入射激光传输方向,至少两个声光偏转器串联起来即可实现激光光束的旋转运动调制;当激光束旋转调制器为电光偏转器时,电光偏转器利用电光晶体折射率随电压而改变的特性,沿垂直于电光偏转晶体生长方向施加外加电压,使电光偏转晶体沿生长方向形成渐变折射率梯度分布,进而使电光偏转晶体内部光波等相位面发生偏转,并在其输出端实现光束方向的偏转,则连续改变外加电压就会连续改变光束的偏转角,至少两个电光偏转器串联起来即可实现激光光束的旋转运动调制;当激光束旋转调制器为空心电主轴电机驱动旋转折射光学元件时,所述所述空心电主轴电机的转子包括轴向空心的空心电主轴和围绕在所述空心电主轴上的电磁感应线圈,所述空心电主轴电机定子内设有与所述空心电主轴上电磁感应线圈进行电磁感应作用的线圈;所述空心电主轴的轴向方向上设有折射棱镜光学元件,所述折射棱镜光学元件与所述空心电主轴固定连接,并随空心电主轴一起旋转,旋转的折射棱镜光学元件用于对透射空心电主轴和折射棱镜光学元件的光束的进行旋转调制。所述空心电主轴电机为气浮空心电主轴电机或者液压空心电主轴电机或者磁浮空心电主轴电机或者陶瓷轴承空心电主轴电机。当所述空心电主轴电机的空心电主轴安装在气浮轴承上,该空心电主轴电机也称为气浮空心电主轴电机。所述气浮轴承是指通过在轴承腔内导入压力空气实现空心电主轴在空气中悬浮的轴承。当所述空心电主轴电机的空心电主轴安装在液体动静压轴承上,该空心电主轴电机也称为液压空心电主轴电机。所述液体动静压轴承是指一种靠外部供给恒定压力油、在轴承内建立使电主轴从起动到停止始终悬浮高压静压承载油膜的轴承。当所述空心电主轴电机的空心电主轴安装在电磁悬浮轴承上,该空心电主轴电机也称为磁浮空心电主轴电机。所述电磁悬浮轴承是一种利用电磁力将电主轴悬浮于空间实现非接触式支承的轴承。当所述空心电主轴电机的空心电主轴安装在陶瓷轴承上,该空心电主轴电机也称为陶瓷轴承空心电主轴电机。所述陶瓷轴承是指轴承的滚动体使用陶瓷球,轴承套圈仍为钢圈的轴承。
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