，水冷机。激光具有较高的光束质量，所述的脉冲固体激光器的波长是1064nm，单脉冲能量范围是I μ J到100J，脉宽范围是Ips到ls，激光器工作重复频率可以从IHz到100MHz，可根据实际需要选择脉冲能量、脉宽和重频。
[0028]所述的光束接口为激光反射镜或者光纤接口，将激光束转向为垂直向下传输。
[0029]所述的光束整形系统是由若干透镜和光学元件组成的光学系统，也可以是光纤准直系统。激光束入射到光束整形系统中，经过准直、扩束或者缩束后从下方出射。
[0030]所述的激光微水刀发生装置包括:激光耦合系统以及微水流发生装置，如图2所示。所述的激光耦合系统是一个聚焦光学系统，将上方入射的脉冲激光束I聚焦成直径只有几十微米、无像差的光斑，聚焦的光斑必须精确定位于下方微水流发生装置的喷水嘴5的中心处。
[0031]所述的微水流发生装置包括:微流栗6以及盛水容器3，如图2所示。所述的微流栗6通过入水口 4与所述的容器3相连，并通过注水口 7接通外部水源。所述的盛水容器3顶壁上有一个玻璃窗口 9，所述的喷水嘴5位于所述的玻璃窗口 9正下方的底壁中心，所述的入水口 4位于所述的盛水容器3的侧壁。
[0032]所述的喷水嘴5由对激光反射率高、耐高温高压、耐磨性好的材料制成，例如金刚石或者妈等金属，并能够形成细长、稳定的圆柱形水流，其直径范围是20 μπι一1000 μπι。
[0033]所述的微流栗6向所述的容器3不断注入所述的工作液并提供稳定的水压，维持容器3中恒定的流量，且在所述的喷水嘴5处产生压力约为5 X 16Pa— 5 X 17Pa的液体喷射流。
[0034]所述的加工台是高精度的六自由度的机械手。该六自由度机械手具有夹紧、旋转、左右摇摆、基座回转以及两个俯仰共六个自由度。
[0035]所述的加工控制系统包括:主机，控制板和外置运动平台控制器。其带有多路I/O端口以及工作轴驱动。所述的主机通过各个控制板来控制激光器、微流栗、激光与水束的对准耦合，所述的外置运动平台控制器则负责加工台的操控。所述的加工控制系统通过计算设定每一维的加工速度以及起始部分的加减速，最终将复杂的多轴运动分解成可以执行的单维控制指令用于驱动加工台在各方向上平移以及旋转的运动和激光微水刀的触发，并协调它们之间的联动和激光能量的控制，高效完成精确的加工操作。
[0036]在其他具体实施例中，所述的光纤接口通过光纤与激光器输出端口连接，所述的固体脉冲激光器也可以是连续激光器，或者光纤激光器，其波长也可以是1053nm、1047nm、1030nm、532nm、527nm、523.5nm或515nm。所述的加工台也可以是五轴加工系统，所述的五轴加工系统可作X、Y、Z轴三个方向上的移动，以及沿其中两轴的旋转，可以用于几何形状较复杂、自由曲面多的涡轮叶片的固定和加工。
[0037]在其他具体实施例中，本发明还可以应用于各种高精度要求的切割、刻槽、划片、雕刻等微加工，在半导体、精密机械与仪器、医疗设备及器材、电子及微电子工业、航空航天工业等对加工有高精密、高洁净要求的领域都具有广泛的应用前景。
[0038]例如在半导体芯片的划片工艺，使用激光微水刀加工可以使切缝小、光滑整齐，材料损耗更小，成品率更高，同时节省了成本。又如在微电子行业中切割薄型晶圆的工艺，使用激光微水刀加工速度快、消除了机械应力和热的影响，减少加工微裂纹和毛刺，缩短加工周期，并且大幅提高了加工效率。
[0039]激光微水刀加工系统可加工的材料广泛，硅、金属、合金、碳纤维材料、陶瓷、石墨等，也可以对材料进行表面处理和表面构造等。
[0040]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，其特征在于，该装置包括:激光系统，光束接口，光束整形系统，激光微水刀发生装置，加工台和加工控制系统；所述的激光系统位于最前端，所述的光束接口位于所述的激光系统输出激光束的光路中，所述的光束整形系统位于所述的光束接口输出的光路中，所述的激光微水刀发生装置位于所述的光束整形系统输出的光路中，且二者的光轴在垂直方向上共线，所述的加工台位于所述的激光微水刀发生装置的下方，所述的加工控制系统分别与所述的激光系统、所述的激光微水刀发生装置以及所述的加工台相连。2.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，其特征在于，所述的激光系统包括:固体脉冲激光器或者固体连续激光器，或者光纤激光器，以及电源、水冷机。3.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，其特征在于，所述的光束接口为激光反射镜或光纤接口。4.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，其特征在于，所述的光束整形系统是由若干透镜和光学元件组成的光学系统或者光纤准直系统。5.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，其特征在于，所述的激光微水刀发生装置包括:用于激光耦合的光学系统和微水流发生装置。6.根据权利要求5所述的用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，其特征在于，所述的微水流发生装置是一个与微流栗相连的容器，该容器上方有一个玻璃的激光入射窗口，其下方有一个微孔径喷水嘴，该容器通过侧壁上的入水口与所述的微流栗相连。7.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，其特征在于，所述的加工台是高精度的六自由度的机械手或者五轴加工系统。8.根据权利要求1所述的用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，其特征在于，所述的加工控制系统包括:主机，控制板和外置运动平台控制器。9.根据权利要求2所述的激光系统，所述的固体脉冲激光器或者所述的固体连续激光器，或者所述的光纤激光器的输出波长范围是515nm— 1064nm。
【专利摘要】本发明涉及一种用于涡轮叶片打孔的激光微水刀加工装置，该装置包括：激光系统，光束接口，光束整形系统，激光微水刀发生装置，加工台和加工控制系统；所述的激光系统位于最前端，所述的光束接口位于所述的激光系统输出激光束的空间光路中，或者通过光纤与激光器输出端口连接，所述的光束整形系统位于所述的光束接口输出的光路中，所述的激光微水刀发生装置位于所述的光束整形系统输出的光路中，且二者的光轴在垂直方向上共线，所述的加工台位于所述的激光微水刀发生装置的下方，所述的加工控制系统分别与所述的激光系统、所述的激光微水刀发生装置以及所述的加工台相连。
【IPC分类】B23K26/08, B23K26/06, B23K26/146, B23K26/38
【公开号】CN105195903
【申请号】CN201510686264
【发明人】彭海波, 彭俊, 雷文强
【申请人】北京中科思远光电科技有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月21日