一种微型管材激光加工装置及加工工艺的制作方法

1.本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种微型管材激光加工装置及加工工艺。


背景技术：

2.微型管材的直径一般小于4mm，可用于制备脊柱穿刺、导管等医疗器械。
3.现有微型管材加工方式存在以下几个缺点，可加工范围普遍为常规尺寸管材，对毛细管以及特殊直径大小的管材无法实现有效生产、设备兼容性差，只能根据需求制定加工设备、加工精度差，甚至不能很好的控制后期抛光需求。
4.在先专利cn113560716a公开了一种用于精密仪器的旋转式激光加工设备，其通过旋转支架作为中转件，将激光发出装置射出的激光圆周旋转持续照射在经微型管材夹具、微型管材拉伸装置夹持的微型管材上，以实现对微型管材连续空间加工，包括轴向递增以及递减、螺旋加工、间歇定位加工。
5.但是，该现有技术中激光器与微型管材的延伸方向同轴布置，微型管材只能预先储存于空心管中或者通过转向导轮引导入空心管中，导致微型管材连续直线加工的长度有限，即不能达到理论上的沿直线无限延伸进行连续加工，且设备整体的长度也较长，占地面积大。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种微型管材激光加工装置及加工工艺。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微型管材激光加工装置，包括：扩束中空处理装置，用于将激光发生器发射的激光处理成扩束中空光束；相对设置的第一反射镜、第二反射镜，且位于微型管材输送方向所处的直线上，微型管材穿过第一反射镜、第二反射镜，其中，所述第一反射镜将将垂直射向所述直线的扩束中空光束沿所述直线反射至第二反射镜上，所述第二反射镜将扩束中空光束反射离所述直线；第三反射镜、第四反射镜，被设置为用于将第二反射镜反射出的扩束中空光束反射回所述直线；聚焦镜，用于将反射回所述直线聚焦后照射在微型管材表面；以及旋转机构，用于驱动第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和聚焦镜同时以所述直线为轴进行旋转，以使聚焦后的激光对微型管材进行旋转加工。
8.进一步的，所述扩束中空处理装置包括：扩束镜片，用于对激光发生器发射的激光进行扩束；准直镜片，用于将扩束后的激光进行准直；遮光板，设置于扩束准直后的光路中央，以形成扩束中空光束。
9.进一步的，所述第一反射镜、第二反射镜上均设置有供微型管材穿过的过孔，且过孔与所述直线同轴；以及所述微型管材从位于第一反射镜和第二反射镜之间的扩束中空光束的中空部穿过。
10.进一步的，所述第二反射镜将扩束中空光束沿垂直于所述直线的方向反射离所述
直线；以及所述第三反射镜和第四反射镜相对设置，且位于与所述直线平行的另一直线上，以将第二反射镜反射出的扩束中空光束沿垂直于所述直线的方向向微型管材反射。
11.进一步的，扩束中空光束从第三反射镜射向第四反射镜的方向，与从第一反射镜射向第二反射镜的方向相反；以及聚焦后的激光束照射在位于第一反射镜和第二反射镜之间的微型管材上。
12.进一步的，所述第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和聚焦镜均安装于一可转动体上；所述旋转机构驱动转动体以所述直线为轴进行旋转。
13.又一方面，本发明还提供了一种微型管材激光加工工艺，包括：将微型管材沿直线布置；
14.将激光发生器发射的光束处理成扩束中空光束，垂直于所述直线且朝向所述直线照射；
15.将照射在所述直线上的扩束中空光束沿所述直线反射一段距离后，垂直反射离开所述直线；
16.将反射离开所述直线后的光束经聚焦后形成加工用光束；
17.将加工用光束以所述直线为轴，旋转照射在微型管材表面，以对微型管材进行激光旋转加工；其中
18.所述扩束中空光束沿所述直线反射一段距离时，微型管材位于所述扩束中空光束的中空部。
19.进一步的，所述的微型管材激光加工工艺采用如上所述的微型管材激光加工装置进行加工。
20.本发明的有益效果是：
21.本发明的微型管材激光加工装置及工艺将激光发生器发射的激光处理成扩束中空光束，扩大激光在反射镜上的反射面积并弱化光束截面能量，中空的光束可以供微型管材穿过，可以防止传播过程中的激光束对微型管材造成影响；
22.通过第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和聚焦镜同时以所述直线为轴进行旋转，可以实现对微型管材进行旋转加工，配合微型管材的轴向位移，可以实现激光对微型管材的空间加工；
23.扩束中空光束垂直射向所述直线，微型管材穿过第一反射镜、第二反射镜，第三反射镜、第四反射镜被设置为用于将第二反射镜反射出的扩束中空光束反射回所述直线，可以实现微型管材理论上的沿直线无限延伸进行连续加工。
24.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明的微型管材激光加工装置的立体示意图；
28.图2是本发明的微型管材激光加工装置的平面示意图。
29.图中：
30.扩束中空处理装置1、扩束中空光束11、扩束镜片12、准直镜片13、遮光板14；
31.第一反射镜21、第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24、聚焦镜25；
32.微型管材3、转动体4。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1
35.如图1和图2所示，本实施例提供了一种微型管材激光加工装置，包括：扩束中空处理装置1，用于将激光发生器发射的激光处理成扩束中空光束11；相对设置的第一反射镜21、第二反射镜22，且位于微型管材3输送方向所处的直线上，微型管材3穿过第一反射镜21、第二反射镜22，其中，所述第一反射镜21将垂直射向所述直线的扩束中空光束11沿所述直线反射至第二反射镜22上，所述第二反射镜22将扩束中空光束11反射离所述直线；第三反射镜23、第四反射镜24，被设置为用于将第二反射镜22反射出的扩束中空光束11反射回所述直线；聚焦镜25，用于将反射回所述直线聚焦后照射在微型管材3表面；以及旋转机构，用于驱动第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24和聚焦镜25同时以所述直线为轴进行旋转，以使聚焦后的激光对微型管材3进行旋转加工。
36.在本实施例中，微型管材3沿直线输送，且穿过相对设置的第一反射镜21、第二反射镜22，扩束中空光束11照射在第一反射镜21上后，沿微型管材3的延伸方向射向第二反射镜22，再经第三反射镜23、第四反射镜24和聚焦镜25照射在微型管材3上进行加工，旋转机构驱动第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24和聚焦镜25同时以所述直线为轴进行旋转，以使聚焦后的激光对微型管材3进行旋转加工。
37.在一些应用场景中，为了实现激光的旋转加工，激光器因线路限制是不能进行多圈旋转的，因此，本实施例设计为第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24和聚焦镜25同时旋转，即第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24和聚焦镜25涉及的光路进行旋转，以达到旋转加工的目的。
38.在本实施例中，激光器可以设置在微型管材3的一侧，垂直射向微型管材3，因此不会影响微型管材3的直线延伸和输送，理论上可以实现直线无限连续加工。
39.在本实施例中，为了防止第一反射镜21、第二反射镜22之间的光路能量对微型管材3造成影响，因此将激光发生器发射的激光处理成扩束中空光束11，微型管材3位于扩束中空光束11的中空部分，扩束中空光束11与微型管材3不接触，即可防止光束传播过程中对微型管材3造成影响。
40.在本实施例中，可选的，所述扩束中空处理装置1包括：扩束镜片12，用于对激光发生器发射的激光进行扩束；准直镜片13，用于将扩束后的激光进行准直；遮光板14，设置于扩束准直后的光路中央，以形成扩束中空光束11。
41.在本实施例中，可选的，所述第一反射镜21、第二反射镜22上均设置有供微型管材3穿过的过孔，且过孔与所述直线同轴；以及所述微型管材3从位于第一反射镜21和第二反射镜22之间的扩束中空光束11的中空部穿过。
42.在本实施例中，可选的，所述第二反射镜22将扩束中空光束11沿垂直于所述直线的方向反射离所述直线；以及所述第三反射镜23和第四反射镜24相对设置，且位于与所述直线平行的另一直线上，以将第二反射镜22反射出的扩束中空光束11沿垂直于所述直线的方向向微型管材3反射。
43.如图1所示，在本实施例中，优选的，为了尽可能减少装置沿微型管材3延伸方向的长度，扩束中空光束11从第三反射镜23射向第四反射镜24的方向，与从第一反射镜21射向第二反射镜22的方向相反；以及聚焦后的激光束照射在位于第一反射镜21和第二反射镜22之间的微型管材3上。
44.在本实施例中，可选的，所述第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24和聚焦镜25均安装于一可转动体4上；所述旋转机构驱动转动体4以所述直线为轴进行旋转。
45.在本实施例中，可选的，转动体4可以是一体成型，也可以是分体部件装配而成；至于如果将第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24和聚焦镜25均安装于可转动体4上，旋转机构如何驱动转动体4，本领域技术人员可采用现有技术实现，在此不再赘述。
46.在本实施例中，可选的，旋转机构可以是电机或电机加减速箱，通过传动机构与转动体4连接，转动体4可以是一种支架，用于安装第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24和聚焦镜25。
47.在本实施例中，可选的，本微型管材激光加工装置可以应用于毛细管材的表面涂层剥离、空间切割、焊接工艺加工等。可以用于医疗产品开发应用，对医疗推送杆类产品复杂工艺开发起到决定作用。
48.在一种应用场景中，根据产品特性以及加工工艺选择适用于待加工件的激光，激光光束入射进入扩束镜片12，激光光路扩束放大，并调整与准直镜片13之间的距离来调整扩束光束直径大小。此步骤的目的是为了扩大激光在反射镜上的反射面积并弱化光束截面能量能量。然后，使用遮光板14对激光光束中心进行遮光，使整个反射光路为中空结构。在激光光束经过第一反射镜21、第二反射镜22时，在第一反射镜21、第二反射镜22的激光照射光斑点中心位置打孔，且孔位处于同一轴心。在第一反射镜21、第二反射镜22的贯穿孔中同轴放置待加工微型管材3。激光光束经过第三反射镜23、第四反射镜24反射最后入射于聚焦镜25，可以调整聚焦镜25与待加工微型管材3之间的距离使聚焦后的激光光斑在待加工微型管材3表面。此时使第二反射镜22、第三反射镜23、第四反射镜24、聚焦镜25为主体构成的激光光学路径围绕第一反射镜21、第二反射镜22的同轴贯穿孔做轴向360
°
连续旋转或指定步距角旋转角度。可实现激光轴线环绕加工，配合微型管材3在旋转轴方向做轴向位移，可实现激光环绕空间加工。
49.实施例2
50.在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种微型管材激光加工工艺，包括：
51.将微型管材3沿直线布置；
52.将激光发生器发射的光束处理成扩束中空光束11，垂直于所述直线且朝向所述直线照射；
53.将照射在所述直线上的扩束中空光束11沿所述直线反射一段距离后，垂直反射离开所述直线；
54.将反射离开所述直线后的光束经聚焦后形成加工用光束；
55.将加工用光束以所述直线为轴，旋转照射在微型管材3表面，以对微型管材3进行激光旋转加工；其中
56.所述扩束中空光束11沿所述直线反射一段距离时，微型管材3位于所述扩束中空光束11的中空部。
57.在本实施例中，可选的，所述的微型管材激光加工工艺可以采用如权利要求1所述的微型管材激光加工装置进行加工。
58.综上所述，本微型管材激光加工装置及工艺将激光发生器发射的激光处理成扩束中空光束，扩大激光在反射镜上的反射面积并弱化光束截面能量，中空的光束可以供微型管材穿过，可以防止传播过程中的激光束对微型管材造成影响；通过第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和聚焦镜同时以所述直线为轴进行旋转，可以实现对微型管材进行旋转加工，配合微型管材的轴向位移，可以实现激光对微型管材的空间加工；扩束中空光束垂直射向所述直线，微型管材穿过第一反射镜、第二反射镜，第三反射镜、第四反射镜被设置为用于将第二反射镜反射出的扩束中空光束反射回所述直线，可以实现微型管材理论上的沿直线无限延伸进行连续加工。
59.本技术中选用的各个器件(未说明具体结构的部件)均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
60.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
61.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
62.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。