一种基于静态溶液辅助陶瓷激光重复打孔装置的制作方法

本实用新型涉及激光打孔技术领域，具体涉及一种基于静态溶液辅助陶瓷激光重复打孔装置。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，激光打孔技术的应用领域和规模越来越广泛，但其加工技术仍需要不断提高，因此国内相关研究人员及机构都致力于对激光打孔进行理论和实践的研究。但现有的激光打孔技术在陶瓷等延展性差、导热系数小的非金属材料的加工上还不能很好地运用，如在空气中对陶瓷等非金属材料进行激光打孔时孔的锥度较大，且陶瓷等非金属材料的导热系数小，表面残余应力大，容易产生大锥度、裂纹、熔渣、重铸层等微观缺陷问题，导致打孔质量不佳。虽然现有方法中也有很多过辅助手段对激光打孔的工艺参数进行了优化，比如：超声波、低(高)压水射流、化学试剂、动态水溶液等辅助手段，并且可以较好地解决上述打孔问题，但是也产生了许多新的问题，比如利用超声波、低(高)压水射流等辅助手段时，所需要的设备要求过高，成本增大，而利用化学试剂、动态水溶液等辅助手段时，增加了设备改造成本及实际操作的难度，并对环境造成一定影响，故提出一种高效低成本的陶瓷激光打孔技术，既可有效解决陶瓷激光打孔锥度大、内孔形状不规则以及裂纹、熔渣、重铸层等微观缺陷，又可快速改造设备、成本低廉。激光重复打孔技术作为有效地提高打孔质量的一种手段，需要与之相适配的装置，因此需要寻找一种在静态溶液中辅助陶瓷激光重复打孔的装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于静态溶液辅助陶瓷激光重复打孔装置，根据本实用新型的激光重复打孔装置能有效实现穿过溶液打孔，操作简单，整个装置结构简单，经济实用。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于静态溶液辅助陶瓷激光重复打孔装置，包括激光系统、除雾风扇、机床工作台、溶液槽、工件夹具、机床底座和反射镜，所述激光系统和所述机床工作台底部固定连接在机床底座上，所述机床工作台通过平移机构连接在所述机床底座上，所述除雾风扇固定在机床工作台上且位于激光系统与溶液槽之间，所述溶液槽固定在机床工作台上，所述工件夹具位于溶液槽中间位置并通过工件夹具一侧设置的升降装置可升降地固定在溶液槽内，所述反射镜呈45°固定在溶液槽底部，所述反射镜镜面相对的溶液槽侧壁上设有激光吸收涂层。

具体的，所述激光系统包括激光系统主机、激光器、导光系统和保护滤镜，所述激光器水平设置固定在所述激光系统主机的顶部，导光系统连接激光器竖直向下设置，保护滤镜固定在导光系统的下端。

具体的，所述除雾风扇包括固定柱和风扇，所述固定柱垂直固定在机床工作台上，所述风扇则固定在固定柱的上方并朝向溶液槽一侧，且该风扇高度位于所述保护滤镜和溶液槽之间。

具体的，所述平移机构为两个互相垂直且层叠设置的滚珠丝杠。

具体的，所述溶液槽内侧相对的两个侧壁上分别设置有两条竖直向下的定位槽。

具体的，所述工件夹具包括定位板、夹持件、螺钉和紧固螺母，所述定位板的两端分别设有两个突出的延伸部卡在所述定位槽内，所述螺钉有四个且均由底部向上穿透定位板固定，所述夹持件通过一端设置通孔贯穿在螺钉上，所述紧固螺母与螺钉适配将夹持件固定在中间，所述夹持件的另一端均指向所述四个螺钉形成的四方形的中心且呈倾斜状逐渐降低，所述四个螺钉形成四方形的定位板中心处设有击穿通孔。

具体的，所述击穿通孔和反射镜垂直相对，所述反射镜在溶液槽底部的投影面积大于击穿通孔面积。

具体的，所述升降装置包括定位板连接件、定位板连接夹件和夹紧螺栓，所述定位板连接件与定位板的一端固定连接且位于溶液槽内侧，所述定位板连接夹件位于溶液槽外侧且上端呈直角向溶液槽内侧延伸并与定位板连接件本体连接，所述定位板连接夹件的中下部设有螺孔并可通过与螺栓配合将升降装置固定在溶液槽侧壁上。

综上所述，由于本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

(1)本实用新型中设计的激光打孔装置设置除水雾装置和保护滤镜可有效排去由于高能量激光作用与静态溶液时汽化产生的大量水雾，避免水雾弥漫在加工区域附近对激光产生折射和散射作用而削弱其聚焦性能、降低其能量密度，在进行重复打孔的时候可以根据待加工工件的厚度来调节激光系统的离焦量以保证二次打孔的有效性。机床工作台底部设置两个垂直的滚珠丝杠连接，可以将整个机床工作台沿着两个滚珠丝杠的方向前后移动调整待加工工件的位置，工件夹具的一端通过升降装置可以将整个工件夹具水平上升下降，还通过溶液槽内设置竖直定位槽可固定工件夹具在水平方向上的位置，定位板中央设置击穿通孔是为了防止激光在打穿工件夹具后损坏定位板，激光穿过击穿通孔后垂直射向溶液槽底部的反射镜，反射镜安装成45°通过光路折射的原理可知，激光竖直向下射到反射镜上可以水平反射至相对的溶液槽内壁上，再通过在溶液槽内壁上设置激光吸收涂层将激光进行吸收隐藏。

(2)本实用新型中整个打孔装置可利用激光垂直照射穿透冷却液作用于待加工工件上，装置简单，实用可行，工件夹具可通过升降装置将整个升降装置上升或下降浸没在冷却液中，并且激光可穿过击穿通孔再经过溶液槽底部的反射镜将激光反射吸收，避免将装置损坏，整个装置结构简单，操作方便，容易实现。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是本实用新型的工件夹具结构示意图；

图3是本实用新型的溶液槽结构示意图；

图4是本实用新型的侧面透视图。

附图中，1-激光系统，11-激光系统主机，12-激光器，13-导光系统，14-保护滤镜，2-除雾风扇，21-固定柱，22-风扇，3-机床工作台，4-溶液槽，41-激光吸收涂层，42-定位槽，5-工件夹具，51-定位板，52-夹持件，53-螺钉，54-紧固螺母，55-击穿通孔，6-机床底座，7-反射镜，8-平移机构，9-升降装置，91-定位板连接件，92-定位板连接夹件，93-夹紧螺栓。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1、图2、图3和图4所示，根据本发实用新型的一个方面，一种基于静态溶液辅助陶瓷激光重复打孔装置，包括激光系统1、除雾风扇2、机床工作台3、溶液槽4、工件夹具5、机床底座6和反射镜7，激光系统1和所述机床工作台3底部固定连接在机床底座6上，所述机床工作台3通过底部设置两个互相垂直且层叠设置的滚珠丝杠固定在所述机床底座6上，可以将整个机床工作台沿着两个滚珠丝杠的方向前后移动，除雾风扇2固定在机床工作台3上且位于激光系统1与溶液槽4之间，溶液槽4固定在机床工作台3上，所述工件夹具5位于溶液槽4中间位置并通过工件夹具5一侧设置的升降装置9可升降地固定在溶液槽4内，所述反射镜7呈45°固定在溶液槽4底部，所述反射镜7镜面相对的溶液槽4侧壁上设有激光吸收涂层41，溶液槽4内侧相对的两个侧壁上分别设置有两条竖直向下的定位槽42。

激光系统1包括激光系统主机11、激光器12、导光系统13和保护滤镜14，激光器12水平设置固定在所述激光系统主机11的顶部，导光系统13连接激光器12竖直向下设置，保护滤镜14固定在导光系统13的下端，设置保护滤镜可有效排去由于高能量激光作用与静态溶液时汽化产生的大量水雾，避免水雾弥漫在加工区域附近对激光产生折射和散射作用而削弱其聚焦性能、降低其能量密度在进行重复打孔的时候可以根据待加工工件的厚度来调节激光器的离焦量以保证二次打孔的有效性。

除雾风扇2包括固定柱21和风扇22，所述固定柱21垂直固定在机床工作台3上，所述风扇22则固定在固定柱21的上方并朝向溶液槽(4)一侧，且该风扇高度位于所述保护滤镜和溶液槽之间。

工件夹具5包括定位板51、夹持件52、螺钉53和紧固螺母54，所述定位板51的两端分别设有两个突出的延伸部卡在所述定位槽42内，所述螺钉53有四个且均由底部向上穿透定位板51固定，所述夹持件52通过一端设置通孔贯穿在螺钉53上，所述紧固螺母54与螺钉53适配将夹持件52固定在中间，所述夹持件52的另一端均指向所述四个螺钉53形成的四方形的中心且呈倾斜状逐渐降低，所述四个螺钉53形成四方形的定位板51中心处设有击穿通孔55，击穿通孔55和反射镜7垂直相对，所述反射镜7在溶液槽4底部的投影面积大于击穿通孔55面积，定位板中央设置设置击穿通孔是为了防止激光在打穿工件夹具后损坏定位板，激光穿过击穿通孔后垂直射向溶液槽底部的反射镜，反射镜安装成45°通过光路折射的原理可知，激光竖直向下射到反射镜上可以水平反射至相对的溶液槽内壁上，再通过在溶液槽内壁上设置激光吸收涂层将激光进行吸收隐藏。

升降装置9包括定位板连接件91、定位板连接夹件92和夹紧螺栓93，所述定位板连接件91与定位板51的一端固定连接且位于溶液槽4内侧，所述定位板连接夹件92位于溶液槽4外侧且上端呈直角向溶液槽内侧延伸并与定位板连接件91本体连接，所述定位板连接夹件92的中下部设有螺孔并可通过与螺栓93配合将升降装置9固定在溶液槽4侧壁上，通过升降装置可以将整个工件夹具水平上升下降。

本实施例中的打孔装置利用激光垂直照射穿透冷却液作用于待加工工件上，装置简单，实用可行，工件夹具可通过升降装置将整个升降装置上升或下降浸没在冷却液中，并且激光可穿过击穿通孔再经过溶液槽底部的反射镜将激光反射吸收，避免将装置损坏，整个装置结构简单，操作方便，容易实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。