本发明涉及激光加工系统，尤其涉及一种激光束往复摆动式加工装置及方法。
背景技术：
对工件进行激光加工时，常见的加工方式请参照图1，利用圆形光斑101相对工件100平移，使得工件100上形成加工轨迹，其加工深度请参照图2，a是加工点的尺寸、b是作用强度或作用时间、假设v是作用点的移动速度，当加工点需要一定的时间的情况下，加工点的尺寸严重的影响加工速度，这里的b的大小和a及v有直接的关系，即作用时间，要保证一定的时间，加工速度要慢下来，即满足b＝a/v，这种加工方式存在加工速度慢等问题；现有另一种加工方式请参照图3，为加快切割速度，可将作用点的光斑尺寸加大，如果光斑加大一倍，则加工速度会提高一倍，在光斑101能量密度不变的情况下，所需能量要加大4倍，致使能耗过大；第三种加工方式请参照图4，通过改变光斑101的形状，可以大大提高加工速度，但是这个点的能量形状要和切割线的线完全重合，如果切割线的是曲线，如线的拐角处，这个加工点的形状也要按照不同的切割区域的线段随之改变，所以很难对拐角等特殊位置进行有效加工，如垂直角，光斑形状也要垂直形状的；此外，见图5和图6中是另外一种加工方式遇到的难题，如超短脉冲激光器的应用，超短脉冲激光加工是利用超短脉冲激光器的激光加工，其利用超短时间的脉冲能量进行加工的，超短脉冲加工的意义在于每个脉冲时间非常短，对应的光斑101加工点是瞬间完成加工，不影响加工点以外的部分，是特别干净的加工方法，见图5是我们希望的结果，激光在材料上的作用时间非常短，但是这种加工方式存在一定的技术难度，其需要加工运动速度非常快，通常一次加工量不够，需要多次重复加工这条线，但是为保证重复加工不偏离这条线，需要投入大量精力研究加工精度的问题，否则变成图6的加工结果，加工慢速进行，这个结果是激光光斑的叠加、相当于激光停留在材料上的时间长了，破坏的超短脉冲激光加工的意义，如让激光停留在材料上的时间是几倍，加工材料不能瞬间完成。由此可见，高速高精度的运动方式具有相当大的技术难度，特别对于较大的加工零件而言，这些技术难度尤为突出。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种加工精度高、适用于多种形状的加工轨迹、能耗低、稳定可靠的激光束往复摆动式加工装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种激光束往复摆动式加工装置，其包括有机座，所述机座上设有激光器、平移机构和用于放置工件的载台，所述载台的上方设有聚焦透镜，所述聚焦透镜的上方设有振镜机构，所述振镜机构包括有第一扫描振镜和第二扫描振镜，所述激光器出射的激光束依次经过第一扫描振镜、第二扫描振镜和聚焦透镜而传输至工件，所述第一扫描振镜和/或第二扫描振镜往复摆动，以令激光束在工件上形成往复摆动的光斑，所述平移机构用于带动载台或振镜机构平移，以令光斑在工件上形成加工轨迹，并且光斑沿加工轨迹的延伸方向前后摆动。
优选地，所述平移机构用于驱使载台平移。
优选地，所述平移机构包括有y轴运动台，所述y轴运动台上设有x轴运动台，且由所述y轴运动台和x轴运动台带动载台平移。
优选地，还包括有媒介喷射机构，所述媒介喷射机构的出口朝向激光束与工件的相交处。
优选地，所述媒介喷射机构喷射的媒介为气流、气液混合流或液态流。
优选地，所述机座上设有用于安装第一扫描振镜和第二扫描振镜的振镜固定架。
优选地，所述聚焦透镜为fθ聚焦镜。
优选地，所述第一扫描振镜包括有反射镜和用于驱使反射镜正反转的电机驱动机构，所述第二扫描振镜与第一扫描振镜的结构相同。
一种激光束往复摆动式加工方法，该方法基于一装置实现，所述装置包括有有机座，所述机座上设有激光器、平移机构和用于放置工件的载台，所述载台的上方设有聚焦透镜，所述聚焦透镜的上方设有振镜机构，所述振镜机构包括有第一扫描振镜和第二扫描振镜，所述方法包括如下步骤：步骤s1，所述激光器出射激光束，且激光束依次经过第一扫描振镜、第二扫描振镜和聚焦透镜而传输至工件；步骤s2，所述第一扫描振镜和/或第二扫描振镜往复摆动，以令激光束在工件上形成往复摆动的光斑；步骤s3，所述平移机构用于带动载台或振镜机构平移，使得光斑在工件上形成加工轨迹，所述平移机构带动载台或振镜机构平移的条件满足：光斑沿加工轨迹的延伸方向前后摆动。
优选地，所述步骤s3中，所述平移机构包括有y轴运动台，所述y轴运动台上设有x轴运动台，且由所述y轴运动台和x轴运动台带动载台平移。
本发明公开的激光束往复摆动式加工装置及方法中，所述激光器出射的激光束依次经过第一扫描振镜、第二扫描振镜和聚焦透镜而传输至工件，同时所述第一扫描振镜和/或第二扫描振镜往复摆动，使得激光束在工件上随之形成往复摆动的光斑，当平移机构带动载台或振镜机构平移时，光斑沿加工轨迹的延伸方向前后摆动，进而在工件上形成加工轨迹，该装置无需皮秒激光器即可实现高精度加工，同时该装置适用于加工多种形状的轨迹，此外，本发明能耗低、结构简单、稳定可靠，适合在激光加工领域推广应用，并具有较好的市场前景。
附图说明
图1为现有技术第一种加工方式中的光斑和加工轨迹示意图。
图2为图1中光斑加工深度的示意图。
图3为现有技术第二种加工方式的光斑和加工轨迹示意图。
图4为现有技术第三种加工方式的光斑和加工轨迹示意图。
图5为现有技术第四种加工方式的光斑和加工轨迹示意图。
图6为现有技术第五种加工方式的光斑和加工轨迹示意图。
图7为本发明激光束往复摆动式加工装置的结构示意图。
图8为本发明优选实施例中媒介喷射机构的结构示意图。
图9为工件与切割轨迹的示意图。
图10为切割轨迹形成过程的示意图。
图11为本发明激光束往复摆动式加工方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种激光束往复摆动式加工装置，请参照图7，其包括有机座1，所述机座1上设有激光器、平移机构和用于放置工件4的载台5，所述载台5的上方设有聚焦透镜6，所述聚焦透镜6的上方设有振镜机构，所述振镜机构包括有第一扫描振镜7和第二扫描振镜8，所述激光器出射的激光束依次经过第一扫描振镜7、第二扫描振镜8和聚焦透镜6而传输至工件4，所述第一扫描振镜7和/或第二扫描振镜8往复摆动，以令激光束在工件4上形成往复摆动的光斑，所述平移机构用于带动载台5或振镜机构平移，以令光斑在工件4上形成加工轨迹，并且光斑沿加工轨迹的延伸方向前后摆动。
上述激光束往复摆动式加工装置中，所述激光器出射的激光束依次经过第一扫描振镜7、第二扫描振镜8和聚焦透镜6而传输至工件4，同时所述第一扫描振镜7和/或第二扫描振镜8往复摆动，使得激光束在工件4上随之形成往复摆动的光斑，当平移机构带动载台5或振镜机构平移时，光斑沿加工轨迹的延伸方向前后摆动，进而在工件4上形成加工轨迹102，加工轨迹102的形成过程请参照图9和图10，该装置无需皮秒激光器即可实现高精度加工，同时该装置适用于加工多种形状的轨迹，此外，本发明能耗低、结构简单、稳定可靠，适合在激光加工领域推广应用，并具有较好的市场前景。
本实施例中，所述平移机构用于驱使载台5平移。进一步地，所述平移机构包括有y轴运动台2，所述y轴运动台2上设有x轴运动台3，且由所述y轴运动台2和x轴运动台3带动载台5平移。但是这仅是本发明一个较佳的实施例，实际应用中，平移机构还可驱使振镜机构平移，并且能达到同样的加工效果，而这两种方式均应当包含在本发明的保护范围之内。
作为一种优选方式，该装置还包括有媒介喷射机构9，所述媒介喷射机构9的出口朝向激光束与工件4的相交处。进一步地，所述媒介喷射机构9喷射的媒介为气流、气液混合流或液态流。实际应用中，媒介喷射机构9可以将喷嘴对准激光束与工件4的相交处，当然也可以采用图8中的结构：将聚焦透镜6整体设置于媒介喷射机构9内，这种方式适合应用于小尺寸工件的加工场合下。
本实施例中，结合图7和图8所示，所述机座1上设有用于安装第一扫描振镜7和第二扫描振镜8的振镜固定架。所述聚焦透镜6为fθ聚焦镜。所述第一扫描振镜7包括有反射镜和用于驱使反射镜正反转的电机驱动机构，所述第二扫描振镜8与第一扫描振镜7的结构相同。
为了更好地描述本发明的技术方案，本发明还公开了一种激光束往复摆动式加工方法，结合图7和图11所示，该方法基于一装置实现，所述装置包括有有机座1，所述机座1上设有激光器、平移机构和用于放置工件4的载台5，所述载台5的上方设有聚焦透镜6，所述聚焦透镜6的上方设有振镜机构，所述振镜机构包括有第一扫描振镜7和第二扫描振镜8，所述方法包括如下步骤：
步骤s1，所述激光器出射激光束，且激光束依次经过第一扫描振镜7、第二扫描振镜8和聚焦透镜6而传输至工件4；
步骤s2，所述第一扫描振镜7和/或第二扫描振镜8往复摆动，以令激光束在工件4上形成往复摆动的光斑；
步骤s3，所述平移机构用于带动载台5或振镜机构平移，使得光斑在工件4上形成加工轨迹，所述平移机构带动载台5或振镜机构平移的条件满足：光斑沿加工轨迹的延伸方向前后摆动。
上述方法中，将摆动和平移两种运动叠加进行，其中振镜部分的运动是小范围的高速高精度运动方式，平移部分的工作方式是低速高精度大范围的运动方式，对于被加工的工件是合成效果，即可实现局部路线的往复重复作用、整体路线渐进推进的加工路线。
关于具体的平移办法，所述步骤s3中，所述平移机构包括有y轴运动台2，所述y轴运动台2上设有x轴运动台3，且由所述y轴运动台2和x轴运动台3带动载台5平移。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。