水导引激光发生装置、水导引激光加工系统及其加工方法与流程

本发明涉及激光复合加工技术领域，具体而言，涉及一种水导引激光发生装置、水导引激光加工系统及其加工方法。

背景技术：

目前激光加工已经广泛应用到常规的工业加工以及微细加工领域中。常用的有连续激光加工、长/短脉冲激光加工(脉宽大于1ms为长脉冲，脉宽在1ns和1ms范围内为短脉冲)和超短脉冲(脉宽在ps和fs量级)激光加工。连续激光加工、长/短脉冲激光加工的设备成本较低，加工效率很高，但是由于显著的热效应，加工区域会不可避免的存在热影响区和再铸层，极大的降低了加工质量，影响被加工区域的后续应用。

技术实现要素：

本发明解决的问题是如何抑制激光加工过程中产生的热效应的累积，以及防止加工工件中熔渣的堆积和加工区域的水层的淤积。

为解决上述问题，本发明提供一种水导引激光发生装置，包括装置主体，所述装置主体内设置有水腔和气腔，所述水腔连通有进水口，适于从所述进水口导入水流；所述气腔连通有进气口，适于从所述进气口导入气流；所述装置主体具有激光入口和水流激光入口；所述水流激光入口通过水流激光通道连接有水射流导引激光束出口，所述水流激光入口处设置有射流喷嘴，所述射流喷嘴与所述水腔连通；所述气腔与所述水流激光通道连通；所述激光入口、射流喷嘴、水射流导引激光束出口均位于同一激光光路上,能够将激光导入水射流中形成水射流激光束，通过水射流激光束对工件进行加工，能够在激光对工件进行加工时，水流能够起到冷却加工区域的效果抑制热效应，避免在加工区域形成热影响区和再铸层，以此极大的提高了加工质量，同时，在水射流激光束表面形成气流保护层，最终通过具有气流保护层的水射流导引激光束对工件进行加工，在加工时，通过气流保护层能够有效地延长了水射流激光束的稳定工作长度，同时气流保护层可以吹散加工区域淤积的水层。

可选地，所述装置主体包括上端盖和水腔构件，所述激光入口和进水口均位于所述上端盖上，所述水流激光入口位于所述水腔构件上；所述上端盖与所述水腔构件连接，并与所述水腔构件之间形成所述水腔，便于激光以及水流的导入，结构简单，且密封性好，防止外部污染项进入导致加工质量下降。

可选地，所述装置主体包括气腔构件，所述水流激光通道位于所述气腔构件内，所述气腔构件内设置有气体通道，所述气体通道两端分别连接所述水流激光通道和所述气腔，所述进气口位于所述水腔构件上；所述气腔构件与所述水腔构件连接，并与所述水腔构件之间形成有所述气腔，便于气流的导入，以及方便气流均匀包裹所述水流激光通道内的水射流激光束，能够更便捷的形成具有稳定的气流保护层的水射流导引激光束。

可选地，所述气体通道为多个，所述气体通道与所述水流激光通道的径向之间形成有锐角，以使进入水流激光通道的气流方向为所述水流的切向，相较于气流直接沿水流的截面径向进入，能够防止从气腔持续摄入的气流对水射流激光束产生较大的剪切力，保证在水射流激光束外部形成稳定、均匀、致密的环形气流保护层，尽可能延长水射流导引激光束的稳定工作长度。

可选地，所述装置主体包括下端盖，所述下端盖与所述气腔构件固定连接，所述水射流导引激光束出口位于所述下端盖上，更进一步的提高密封效果，防止外部空气进入，从而保证洁净气流在内部充分旋转并均匀包裹所述水射流激光束，防止外部空气影响气流保护层的形成，进而确保在水射流激光束外部形成稳定、均匀、致密的环形气流保护层，可选地提高加工质量。

可选地，所述激光入口和所述水流激光入口分别对应设置于所述水腔两侧，所述激光入口与所述水腔之间设置有透光玻璃，由于激光能够穿过透光玻璃，而水流无法穿过，通过透光玻璃的设置能够防止水腔中的高压水流从激光入口中渗出，影响加工。

本发明还提出了一种水导引激光加工系统，包括：

上述的水导引激光发生装置；

激光发生装置，所述激光发生装置用于生成激光束，并将所述激光束导入所述水导引激光发生装置的所述激光入口中；

供水模块，所述供水模块通过水管连接所述进水口；

供气模块，所述供气模块通过气管连接所述进气口；

工作台，所述工作台用于放置待加工工件，所述水射流导引激光束出口所射出的具有气流保护层的水射流导引激光束的路线与所述工件的位置对应。

可选地，所述激光发生装置包括：

短脉冲激光器，用于输出空间截面能量分布为高斯分布的激光束；

激光扩束镜，用于将激光束的光斑直径扩大；

光纤聚焦镜，用于将光斑直径扩大后的激光束聚焦，并导引至光路转接模块；

光路转接模块，包括石英光纤，用于将激光束的光路在空间上进行柔性转换；

激光准直镜，用于将所述石英光纤输出的空间散射激光束转变为空间平行激光束；

光束整形模块，用于将激光束转变为贝塞尔分布的激光束，并进行聚焦以及导入所述激光入口中。

可选地，所述水导引激光加工系统还包括：

合束器，用于将所述激光准直镜输出的激光束与连续可见指示光源输出的连续可见指示光束合成为同轴光束，并导入所述光束整形模块；

同轴观测模块，用于观测所述射流喷嘴与穿过所述射流喷嘴的激光束的同轴情况；

同轴调整模块，用于调整所述水导引激光发生装置的位置，使所述射流喷嘴与穿过所述射流喷嘴的激光束的同轴。

可选地，所述同轴观测模块包括衰减片、滤光片、倍镜和ccd图像传感器；所述衰减片和滤光片分别用于衰减并过滤所述射流喷嘴处反射的无用的光学信号；所述倍镜和ccd图像传感器用于将过滤后的光学信号进行放大后的成像。

上述水导引激光加工系统具有本发明中水导引激光发生装置相同的有益效果，在此不再赘述。

本发明还提出了一种水导引激光加工方法包括以下步骤：

开启短脉冲激光器持续输出间截面能量分布为高斯分布的短脉冲激光束，并导引至激光扩束镜；

激光扩束镜将激光束的光斑直径扩大，并导引至光纤聚焦镜；

光纤聚焦镜将光斑直径扩大后的激光束聚焦，并导引至光路转接模块；

光路转接模块内的石英光纤将聚焦后的激光束的光路在空间上进行柔性转换，并导引至激光准直镜；

激光准直镜将所述石英光纤输出的空间散射激光束转变为空间平行激光束；

启动连续可见指示光源输出连续可见指示光；

控制合束器将连续可见指示光与空间平行激光束合束，并将合束后的激光束引导至光束整形模块；

光束整形模块将激光束转变为贝塞尔分布的激光束，并进行聚焦以及引导进水导引激光发生装置的激光入口中；

启动同轴观测模块观测所述射流喷嘴与穿过所述射流喷嘴的激光束的同轴情况，在所述射流喷嘴与所述激光束的轴线偏离的情况下，控制同轴调整模块调整所述水导引激光发生装置在空间中的位置，直至射流喷嘴与所述激光束同轴；

启动供水模块输出水流，所述水流与激光束混合并通过射流喷嘴喷出形成水射流激光束；

启动供气模块输出气流，所述气流包裹所述水射流激光束，形成具有气流保护层的水射流导引激光束；

启动工作台，控制移动工作台上工件与所述具有气流保护层的水射流导引激光束的相对位置，进行激光扫描加工。

上述水导引激光加工方法具有本发明中水导引激光发生装置相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明所述的水导引激光发生装置的整体结构剖视图；

图2为本发明所述的水射流导引激光束发生装置爆炸等二轴测视图；

图3为本发明所述的水射流导引激光束发生装置爆炸正视图；

图4为本发明所述的水射流导引激光束发生装置中气腔构件俯视图；

图5为图4中m-m向局部剖视图；

图6为本发明所述的水射流导引激光束发生装置中气腔构件等二轴侧视图；

图7为气腔构件中气体通道与水流激光通道结构示意图；

图8为本发明所述的水引导激光加工系统的系统结构框图一；

图9为本发明所述的水引导激光加工系统的系统结构框图二；

图10为本发明所述的水导引激光加工方法的方法流程图。

附图标记说明：

1-激光发生装置；2-水冷机；3-短脉冲激光器；5-激光扩束镜；6-光纤聚焦镜；7-光路转接模块；8-激光准直镜；10-合束器；11-同轴观测模块；12-连续可见指示光源；13-同轴调整模块；14-光束整形模块；15-装置主体；1501-上端盖；1502-透光玻璃；1503-环形水腔构件密封圈；1504-水腔构件；1505-上端盖弹簧垫圈；1506-上端盖紧定螺栓；1507-射流喷嘴；1508-喷嘴轴侧密封圈；1509-环形气腔构件密封圈；1510-气腔构件；1511-环形气腔构件紧定螺栓；1512-下端盖；1513-下端盖紧定螺栓；1514-水腔；1515-气腔；1516-进水口；1517-进气口；1518-激光入口；1519-水流激光入口；1520-水流激光通道；1521-水射流导引激光束出口；1522-气体通道；16-供水模块；17-供气模块；19-工作台。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图1-3所示，本发明提出一种水导引激光发生装置，包括：装置主体15，所述装置主体15内设置有水腔1514和气腔1515，所述水腔1514连通有进水口1516，适于从所述进水口1516导入水流；所述气腔1515连通有进气口1517，适于从所述进气口1517导入气流；所述装置主体15具有激光入口1518和水流激光入口1519；所述水流激光入口1519通过水流激光通道1520连接有水射流导引激光束出口1521，所述水流激光入口1519处设置有射流喷嘴1507，所述射流喷嘴1507与所述水腔1514连通；所述气腔1515与所述水流激光通道1520连通；所述激光入口1518、射流喷嘴1507、水射流导引激光束出口1521均位于同一激光光路上。

在相关的激光加工技术中，采用连续激光加工、长/短脉冲激光加工的设备成本较低，加工效率很高，但是在激光与加工工件的接触位置容易存在显著的热效应，因此在加工区域会不可避免的存在热影响区和再铸层，以此极大的降低了加工质量，影响被加工区域的后续应用。

基于上述相关技术中的缺陷，在本实施例中，提出了一种水导引激光发生装置，其包括有水腔1514，水腔1514通过进水口1516可连接供水模块16，其中供水模块16可包括高压水泵以使通过对进水口1516对水腔1516进行供水，其中为使所供给的水流不影响加工质量，可将高压水泵连接高压水过滤管路，将水流过滤后导入水腔1516，其中水腔1516连通射流喷嘴1507，通过射流喷嘴1507可将水腔1516中的水喷出，形成水射流，其中射流喷嘴1507设置于水流激光入口1519处，使射流喷嘴1507位于激光的光路上，以此使从激光入口1518进入的激光引导入射流喷嘴1507射出的水射流中，形成水射流激光束，可选的，射流喷嘴1507的轴线与激光束的轴线重合，以使喷出的水射流激光束中水射流与激光束同轴，已达到较好的加工效果，能够更好的对加工进行控制，通过水射流激光束对工件进行加工，能够在激光对工件进行加工时，水流能够起到冷却加工区域的效果抑制热效应，避免在加工区域形成热影响区和再铸层，以此极大的提高了加工质量。

其中，输出水流的水压根据加工要求决定，但不限定于某个特殊数值，如加工硅等脆性材料，输出水压选用5mpa至20mpa；如加工金属等非脆性材料，输出水压选用20mpa至50mpa。高压水过滤管路可以将高压水泵输出的水流中的颗粒、气泡等污染项充分过滤，形成洁净的水流，防止这些污染项影响水射流激光束的稳定性进而影响加工质量。其过滤极限根据射流喷嘴1507的中心射流孔的直径决定，一般不大于10μm，但不限定于某个特殊数值。

同时，在本发明中，激光引导入所述射流喷嘴1507喷出的水射流中形成水射流激光束后，水射流激光束在水流激光通道1520中流动，并最终通过水射流导引激光束出口1521流出，以对工件进行加工，其中，水流激光通道1520连通有气腔1515，气腔1515连通有进气口1517，并从进气口1517处导入气流，其中进气口可通过气管连接有供气模块17，供气模块17包括气泵，以向进气口1517中供气，为使所述气流不影响加工工件的质量，可通过气泵连接气体过滤管路后导入洁净气流，以此在水射流激光束在水流激光通道1520中流动时，气腔1515可向水流激光通道1520中导入气流，以使在水射流激光束的外部形成气流保护层，最终具有气流保护层的水射流导引激光束从水射流导引激光束出口1521流出，并对工件进行加工，以此在加工时，通过气流保护层能够抑制水射流激光束对空气的卷吸，从而能够有效地延长了水射流激光束的稳定工作长度，同时气流保护层可以吹散加工区域淤积的水层，进一步冲刷和冷却加工区域，抑制加工过程中热影响区和再铸层的形成。

其中，供气模块17输出的气流的气体，不限于某个特殊气体，但是其动力粘度必须低于空气，且物理性质十分稳定，不易燃易爆。其输出气压根据供水模块17的输出水压决定，一般不超过5mpa，但不限定于某个特殊数值，气体过滤管路可以将气泵输出的气流中的颗粒等污染项充分过滤，形成洁净的气流，防止这些污染项影响具有气流保护层的水射流导引激光束的稳定性，以此保证加工质量。

在本发明的一个可选实施例中，如图1、2和3所示，所述装置主体15包括上端盖1501和水腔构件1504，所述激光入口1518和进水口1516均位于所述上端盖1501上，所述水流激光入口1519位于所述水腔构件1504上；所述上端盖1501与所述水腔构件1504连接，并与所述水腔构件1504之间形成所述水腔1514，以此便于激光以及水流的导入，结构简单，且密封性好。

在本实施例中，上端盖1501上设置进水口1516，并通过水管与供水模块16连接，以进行装置主体15的供水，同时激光入口1518位于上端盖1501顶部，以导入激光，上端盖1501与水腔构件1504连接，具体的上端盖1501位于水腔构件1504上部，水腔构件1504为环形，其与上端盖1501之间形成所述水腔，可选的，上端盖1501通过上端盖弹簧垫圈1505和上端盖紧定螺栓1506与环形的水腔构件1504固连，以此形成密闭的环形水腔1514，在水腔构件1504与上端盖1501之间设置有环形水腔构件密封圈1503，可以防止水腔1514内部的高压水从上端盖1501和水腔构件1504中间渗出，进一步提升密封效果。

在本发明的一个可选实施例中，所述装置主体15包括气腔构件1510，所述水流激光通道1520位于所述气腔构件1510内，所述气腔构件1510内设置有气体通道1522，所述气体通道1522两端分别连接所述水流激光通道1520和所述气腔1515，所述进气口1517位于所述水腔构件1504上；所述气腔构件1510与所述水腔构件1504连接，并与所述水腔构件1504之间形成有所述气腔1515，以此便于气流的导入，以及方便气流均匀包裹所述水流激光通道内1520的水射流激光束，能够更便捷的形成具有稳定的气流保护层的水射流导引激光束。

在本实施例中，进气口1517位于水腔构件1504上，并可通过气管连接供气模块，以接收从供气模块17输入的洁净气体，水腔构件1504位于气腔构件1510上端，对应的气腔构件1510与水腔构件1504均为环形构件，以此两者之间构成环形气腔1515，水流激光通道1520位于所述气腔构件1510内，并竖直设置，具体的水流激光入口1519位于气腔构件1510上端，以此使射流喷嘴1507固定于环形的气腔构件1510上部，射流喷嘴1507射出的水射流在水流激光通道1520中流通，可选的，气腔构件1510通过环形气腔构件紧定螺栓1511与水腔构件1504固连，并且在气腔构件1510与水腔构件1504之间设置有喷嘴轴侧密封圈1508和环形气腔构件密封圈1509，以使气腔构件1510与水腔构件1504进一步密封，防止水腔1514内部的高压水和气流从气腔构件1510和水腔构件1504中间渗出。

参照图4-7所示，其中，所述气体通道1522为多个，所述气体通道1522与所述水流激光通道1520的径向之间形成有锐角，以使进入水流激光通道1520的气流方向为所述水流的切向，在本实施例中气体通道1522为多个，且均匀设置于气腔构件1510内，气体通道1522的出气口连接水流激光通道1520，气体通道1522的进气口连接环形的气腔1515，气体通道1522的进气口位于气腔构件1510的侧壁的，参照图7所示，气体通道1522与水流激光通道1520均为长条形状，其中气体通道1522与所述水流激光通道1520的径向之间形成有锐角，如图中β夹角，以使进入水流激光通道1520的气流方向为所述水流的切向，相较于气流直接沿水流的截面径向进入，能够防止从气腔1515持续摄入的气流对水射流激光束产生较大的剪切力，保证在水射流激光束外部形成稳定、均匀、致密的环形气流保护层，尽可能延长水射流导引激光束的稳定工作长度。

在本发明的一个可选的实施例中，所述装置主体包括下端盖1512，所述下端盖1512与所述气腔构件1510固定连接，所述水射流导引激光束出口1521位于所述下端盖1512上，下端盖1512能够与气腔构件1510之间起到密封效果，可选的，下端盖1512与气腔构件1510之间通过下端盖紧定螺栓1513固连，以使更进一步的提高密封效果，防止外部空气进入，从而保证洁净气流在内部充分旋转并均匀包裹所述水射流激光束，防止外部空气影响气流保护层的形成，进而确保在水射流激光束外部形成稳定、均匀、致密的环形气流保护层，进一步地提高加工质量。

在本发明的一个可选的实施例中，所述激光入口1518和所述水流激光入口1519分别对应设置于所述水腔1514两侧，所述激光入口1518与所述水腔1514之间设置有透光玻璃1502，以此使激光的光路路线为激光入口1518至水腔1514至水流激光入口1519，由于激光能够穿过透光玻璃，而水流无法穿过，通过透光玻璃的1502设置能够防止水腔1514中的高压水流从激光入口1518中渗出，影响加工。

本发明还提出了一种水导引激光加工系统，参照图8所示，其包括：

上述的水导引激光发生装置，以用于将激光束引导入水射流中形成水射流激光束，并将气流均匀包裹所述水射流激光束，形成具有气流保护层的水射流导引激光束；

激光发生装置1，所述激光发生装置1用于生成激光束，并将所述激光束导入所述水导引激光发生装置的所述激光入口1518中；

供水模块16，所述供水模块16通过水管连接所述进水口1516，为水导引激光发生装置提供水流输入，其可包括高压水泵和与高压水泵连接的高压水过滤管路；

供气模块17，所述供气模块17通过气管连接所述进气口1517，为水导引激光发生装置提供气流输入，其可包括气泵和与气泵连接的气体过滤管路；

工作台19，所述工作台19用于放置待加工工件，所述水射流导引激光束出口1521所射出的水射流导引激光束的路线与所述工件的位置对应。

本发明所述的水导引激光加工系统，通过对激光导入水流中形成水射流激光束，并在水射流激光束表面形成气流保护层后对待加工工件进行加工，能够延长在激光加工中水射流激光束的稳定工作长度，抑制激光加工过程中产生的热效应的累积，并能够防止加工工件中熔渣的堆积和加工区域的水层的淤积。

在本发明的一个具体实施例中，参照图9所示，所述激光发生装置1包括：短脉冲激光器3，用于输出空间截面能量分布为高斯分布的激光束，激光扩束镜5，用于将激光束的光斑直径扩大；光纤聚焦镜6，用于将光斑直径扩大后的激光束聚焦，并导引至光路转接模块7；光路转接模块7，包括石英光纤，用于将激光束的光路在空间上进行柔性转换；激光准直镜8，用于将所述石英光纤输出的空间散射激光束转变为空间平行激光束；光束整形模块14，用于将激光束转变为贝塞尔分布的激光束，并进行聚焦以及导入所述激光入口中。

其中短脉冲激光器3输出的激光束的波长范围可从紫外波段延伸到近红外波段，不限定于某个特殊数值，具体的选用根据工件的物理性质决定；其输出脉宽可从1ns上升到1ms，根据实际加工要求决定，但不限定于某个特殊数值；其重复频率根据实际加工要求决定，但不限定于某个特殊数值。

例如加工金属材料，当对加工效率要求较高，加工质量要求一般时，波长可选用近红外波段，脉宽可选用100ns至1ms，频率可选用1khz至10khz；当对加工效率要求一般，加工质量要求较高时，波长可选用紫外至800nm波段，优先选用515nm至532nm，脉宽可选用1ns至100ns，频率可选用10khz至100khz。例如加工硅等半导体脆性材料，当对加工效率要求较高，加工质量要求一般时，波长可选用近红外波段，脉宽可选用100ns至500ns，频率可选用5khz至50khz；当对加工效率要求一般，加工质量要求较高时，波长可选用紫外至800nm波段，优先选用515nm至532nm，脉宽可选用1ns至100ns，频率可选用50khz至300khz。例如加工蓝宝石等透明且硬度较高的材料，当对加工效率要求较高，加工质量要求一般时，波长选用515nm至532nm，脉宽选用100ns至500ns，频率选用10khz至50khz；当对加工效率要求一般，加工质量要求较高时，波长选用紫外至532nm波段，脉宽选用1ns至100ns，频率选用50khz至300khz。例如加工陶瓷等绝缘、导热性差且硬度较高的材料，当对加工效率要求较高，加工质量要求一般时，波长选用532nm至近红外波段，脉宽选用500ns至1ms，频率选用1khz至10khz；当对加工效率要求一般，加工质量要求较高时，波长选用515nm至532nm，脉宽选用100ns至500ns，频率选用10khz至50khz。

其中，在通过短脉冲激光器3输出激光之前，可在系统中设置水冷机2，通过水冷机2对短脉冲激光器3充分冷却后，在启动短脉冲激光器3输出激光，以此能够保证短脉冲激光器3稳定连续地输出短脉冲激光束。

激光扩束镜5用于将短脉冲激光器3输出的激光束的光斑直径扩大，使得在后续激光束传导中，经由光纤聚焦镜6聚焦后的激光束光斑直径更小，降低聚焦后的激光束与光路转接模块7中的石英光纤前端的耦合难度。其工作波段与短脉冲激光器3的输出波段保持一致，其尺寸、扩束倍数根据实际加工要求决定，但不限定于某个特殊数值。

光纤聚焦镜6，用于将经过扩束的激光束导引至光路转接模块7中的石英光纤中。其工作波段与短脉冲激光器3的输出波段保持一致，其尺寸、焦距根据实际加工要求决定，但不限定于某个特殊数值。

光路转接模块7用于实现激光束的光路在空间上进行柔性转换，具体的其包括石英光纤，石英光纤的两端可采用光纤耦合座进行固定设置，石英光纤的工作波段与短脉冲激光器3的输出波段保持一致，其纤芯直径、包层厚度、长度、模数根据实际加工要求决定，但不限定于某个特殊数值。

激光准直镜8，用于将光路转接模块7中石英光纤输出的空间散射激光束转变为空间平行激光束。其工作波段与短脉冲激光器3的输出波段保持一致，其对焦距离、数值孔径根据实际加工要求决定，但不限定于某个特殊数值。

在本发明的一个可选的实施例中，光束整形模块14包含轴锥镜组和消色差聚焦镜，轴锥镜组可以将平行入射的空间截面能量分布为高斯分布的激光束转变为平行出射的空间截面能量分布为贝塞尔分布的激光束，使激光束更适合于加工；消色差聚焦镜可以消除光路转换过程中激光束产生的色差，并对平行出射的贝塞尔分布的激光束进行聚焦，使其焦平面与射流喷嘴表面重合，其光束整形模块14的工作波段与短脉冲激光器3的输出波段保持一致。

其中，为了使激光束在系统中进行更好的传输，可在短脉冲激光器3与激光扩束镜5以及激光准直镜8之后的连接光路上设置反射镜组，以对激光束进行传输引导。

参照图9所示，在本发明的一个可选的实施例中所述水导引激光加工系统还包括：合束器10，用于将所述激光准直镜8输出的激光束与连续可见指示光源12输出的连续可见指示光束合成为同轴光束，并导入所述光束整形模块14；同轴观测模块11，用于观测所述射流喷嘴1507与穿过所述射流喷嘴1507的激光束的同轴情况；同轴调整模块13，用于调整所述水导引激光发生装置的位置，使所述射流喷嘴1507与穿过所述射流喷嘴1507的激光束的同轴。

在本实施例中，为了使能够对工件进行更精确加工，需要将用于加工的具有气流保护层的水射流导引激光束中水流的轴线与激光束的轴线同轴，以确保精密加工，以此，在系统中设置有同轴观测模块11用于观测射流喷嘴1507与穿过所述射流喷嘴1507的激光束的同轴情况，由于射流喷嘴1507用于喷射水腔1514中的水流，因此在激光束从射流喷嘴1507的中心穿过时，即激光束与射流喷嘴1507同轴，对此，设置了同轴调整模块13，用于调整水导引激光发生装置的位置，以使在激光束与射流喷嘴1507的中心位置偏离时，通过控制水导引激光发生装置的位置，移动射流喷嘴1507使射流喷嘴1507的中心与激光束的轴线靠近，确保激光束与射流喷嘴1507喷出的水射流同轴，以保证较好的加工质量。

其中为了方便同轴观测模块11对同轴情况进行观测，设置有合束器10，用于将所述激光准直镜8输出的激光束与连续可见指示光源12输出的连续可见指示光束合成为同轴光束，以此通过连续可见指示光与激光束合成的光束穿过射流喷嘴1507时，能够对射流喷嘴1507进行充分照亮，并根据反射的可见光更好的对同轴情况进行观测。

可选的，所述同轴观测模块11包括衰减片、滤光片、倍镜和ccd图像传感器；所述衰减片和滤光片分别用于衰减并过滤所述射流喷嘴1507处反射的无用的光学信号；所述倍镜和ccd图像传感器用于将过滤后的光学信号进行放大后的成像，以此方便的进行观测以及调整同轴情况。

可选的，所述同轴调整模块13包含多轴微纳位移台和水射流导引激光束发生装置安装座，其用于安装和移动所述水射流导引激光束发生装置，可以实现水射流导引激光束发生装置在多个方向上的精确位移，确保激光束与射流喷嘴1507的中心轴线同轴，进而实现水射流与激光束同轴。

可选的，所述工作台19包括多轴位移台和工装夹具，所述工装夹具安装于所述多轴位移台上，所述工装夹具适于夹持待加工工件；所述多轴位移台适于带动所述工装夹具和所述工件在空间上移动，以使所述工件与所述水射流导引激光束出口1521所射出的水射流导引激光束的相对位置变化，通过工作台19中多轴位移台和工装夹具对待加工工件的夹持移动，能够在进行激光加工时，使激光在工件上的聚焦点位置进行变化，以此根据控制移动工件的运行轨迹，能够对工件进行更好的加工。

参照图10所示，本发明还提出了一种水导引激光加工方法，包括以下步骤：

s1开启短脉冲激光器3持续输出间截面能量分布为高斯分布的短脉冲激光束，并导引至激光扩束镜5；

s2激光扩束镜5将激光束的光斑直径扩大，并导引至光纤聚焦镜6；

s3光纤聚焦镜6将光斑直径扩大后的激光束聚焦，并导引至光路转接模块7；

s4光路转接模块7内的石英光纤将聚焦后的激光束的光路在空间上进行柔性转换，并导引至激光准直镜8；

s5激光准直镜8将所述石英光纤输出的空间散射激光束转变为空间平行激光束；

s6启动连续可见指示光源12输出连续可见指示光；

s7控制合束器10将连续可见指示光与空间平行激光束合束，并将合束后的激光束引导至光束整形模块14；

s8光束整形模块14将激光束转变为贝塞尔分布的激光束，并进行聚焦以及引导进水导引激光发生装置15的激光入口1518中；

s9启动同轴观测模块11观测所述射流喷嘴与穿过所述射流喷嘴的激光束的同轴情况，在所述射流喷嘴1507与所述激光束的轴线偏离的情况下，控制同轴调整模块13调整所述水导引激光发生装置15在空间中的位置，直至射流喷嘴1507与所述激光束同轴；

s10启动供水模块16输出水流，所述水流与激光束混合并通过射流喷嘴1507喷出形成水射流激光束；

s11启动供气模块17输出气流，所述气流包裹所述水射流激光束，形成具有气流保护层的水射流导引激光束；

s12启动工作台19，控制移动工作台19上工件1903与所述具有气流保护层的水射流导引激光束的相对位置，进行激光扫描加工。

通过本实施例中的水导引激光加工方法对工件进行加工，能够将激光导入水射流中形成水射流激光束，通过水射流激光束对工件进行加工，能够在激光对工件进行加工时，水流能够起到冷却加工区域的效果抑制热效应，避免在加工区域形成热影响区和再铸层，以此极大的提高了加工质量，同时，在水射流激光束表面形成气流保护层，最终通过具有气流保护层的水射流导引激光束对工件进行加工，在加工时，通过气流保护层能够有效地延长了水射流激光束的稳定工作长度，同时气流保护层可以吹散加工区域淤积的水层，进一步冲刷和冷却加工区域，抑制加工过程中热影响区和再铸层的形成；在形成水射流激光束之前，对水射流与激光束的同轴情况进行观测，在激光束的轴线与水射流的轴线出现偏离的情况下，能够对其进行同轴调整，以确保激光束与水射流同轴，进而能够进行更精密的加工，确保加工工件的质量。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。