CN103706953A - 一种陶瓷激光精密打孔方法 - Google Patents

一种陶瓷激光精密打孔方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103706953A
CN103706953A CN201210380781.2A CN201210380781A CN103706953A CN 103706953 A CN103706953 A CN 103706953A CN 201210380781 A CN201210380781 A CN 201210380781A CN 103706953 A CN103706953 A CN 103706953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
workpiece
angle
conicity
inclination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201210380781.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈静
高福万
杨锐
杨贺来
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TIANJIN ZHONGJIE TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Original Assignee
TIANJIN ZHONGJIE TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TIANJIN ZHONGJIE TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd filed Critical TIANJIN ZHONGJIE TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority to CN201210380781.2A priority Critical patent/CN103706953A/zh
Publication of CN103706953A publication Critical patent/CN103706953A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/52—Ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

本发明公开了一种陶瓷激光精密打孔方法，在激光打孔的过程中，激光切割头的光轴与地面垂直，工件倾斜β角且绕着自身小孔中心轴线作定轴转动；或者工件不倾斜，而让激光切割头的光轴倾斜β角，工件在激光打孔的过程中绕着铅垂轴线作定轴转动，仍然可以减小激光传统打孔方法造成的圆锥度。工件倾斜β角对孔的圆柱度影响最大，工件倾斜β角的大小通过试验、测试来确定。激光能量对孔的圆柱度影响也较大，并且在一定范围内波动。本发明的有益效果是，采用陶瓷激光精密打孔新方法——倾斜回转法，可以减小激光打孔后的圆锥度，提高激光打孔的形状精度。

Description

一种陶瓷激光精密打孔方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷激光精密打孔方法，属激光加工技术领域。
背景技术
工程陶瓷材料具有强度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优良性能，目前已经在机械、电子、化工、航空航天等行业得到了广泛的应用。由于工程陶瓷具有很高的硬度和脆性，其成型加工非常困难，特别是成型孔的加工尤其困难。自从激光出现以来，利用激光高功率密度的特性及良好的方向性，人们将它应用于打孔加工技术上。激光打孔一般采用脉冲激光器，激光束通过光学***聚焦在与激光轴垂直放置的工件上，渐次发出高能量密度(105-109W/cm2)的激光脉冲使材料熔化、汽化，一股与光束同轴气流由激光切割头喷出，将融化了的材料由切口的底部吹出而逐步形成通孔。由于上述激光打孔的机理，形成的圆柱孔会有一定的圆锥度存在，特别是较深的孔。
发明内容
为了克服上述现有方法的不足，本发明提供一种陶瓷激光精密打孔方法。
解决上述问题的技术方案是：一种陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：在激光打孔的过程中，激光切割头2的光轴与地面垂直，工件1倾斜β角且绕着自身小孔中心轴线作定轴转动；或者工件1不倾斜，而让激光切割头2的光轴倾斜β角，工件1在激光打孔的过程中绕着铅垂轴线作定轴转动，仍然可以减小激光传统打孔方法造成的圆锥度。
上述陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：试验得知，所述工件1倾斜β角的大小对孔的圆柱度影响最大，工件1倾斜β角的大小通过试验、测试来确定，先根据工件1打孔后圆锥度的测量值，再确定调整工件1倾斜β角的实际大小。
上述陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：试验得知，所述激光切割头2发出的激光束，经过聚焦镜3聚焦后，能量大大提高，对孔的圆柱度影响也较大，并且在一定范围内波动，激光能量开始增加时，圆锥度值明显减小，但超过一定值后，圆锥度变化不大，所以要想获得较小的圆锥度值，不宜选用过大的激光输出能量。
本发明的有益效果是，采用陶瓷激光精密打孔新方法——倾斜回转法，可以减小激光打孔后的圆锥度，提高激光打孔的形状精度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图是本发明的声功率检测方法示意图。
具体实施方式
图中，1.工件，2.激光切割头，3.聚焦镜
在附图中，在激光打孔的过程中，激光切割头2的光轴与地面垂直，工件1倾斜β角且绕着自身小孔中心轴线作定轴转动；或者工件1不倾斜，而让激光切割头2的光轴倾斜β角，工件1在激光打孔的过程中绕着铅垂轴线作定轴转动，仍然可以减小激光传统打孔方法造成的圆锥度。
试验得知，所述工件1倾斜β角的大小对孔的圆柱度影响最大，工件1倾斜β角的大小通过试验、测试来确定，先根据工件1打孔后圆锥度的测量值，再确定调整工件1倾斜β角的实际大小。
设工件1上表面光束入口孔的直径为D，工件1下表面光束出口孔的直径为d，工件1厚度为b，工件1倾斜角为β，则
β＝arctg[(D-d)/2b]
试验得知，所述激光切割头2发出的激光束，经过聚焦镜3聚焦后，能量大大提高，对孔的圆柱度影响也较大，并且在一定范围内波动，激光能量开始增加时，圆锥度值明显减小，但超过一定值后，圆锥度变化不大，所以要想获得较小的圆锥度值，不宜选用过大的激光输出能量。激光打孔是利用激光的光学特性，通过聚焦镜3后聚焦在工件1上，形成的孔会有一定的锥度存在，锥度的一半称为斜度，记作β角，β为
β＝arctgΔd/2b
式中Δd——入口与出口的直径差
b——加工孔的深度(设与工件1厚度相等)。
孔的形状精度随激光输出能量增大而变化的原因主要是，很高的功率密度使打孔过程产生过多的蒸气相物质，因而产生强烈的冲击波，致使高压蒸汽带着熔融状物质从孔底高速向外喷射，如同产生局部微型***。激光输出能量越大，孔的形状精度变化也越大。

Claims (3)

1.一种陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：在激光打孔的过程中，激光切割头(2)的光轴与地面垂直，工件(1)倾斜β角且绕着自身小孔中心轴线作定轴转动；或者工件(1)不倾斜，而让激光切割头(2)的光轴倾斜β角，工件(1)在激光打孔的过程中绕着铅垂轴线作定轴转动，仍然可以减小激光传统打孔方法造成的圆锥度。
2.根据权利要求1所说的陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：试验得知，所述工件(1)倾斜β角对孔的圆柱度影响最大，工件(1)倾斜β角的大小通过试验、测试来确定，先根据工件(1)打孔后圆锥度的测量值，再确定调整工件(1)倾斜β角的实际大小。
3.根据权利要求1所说的陶瓷激光精密打孔方法，其特征在于：试验得知，所述激光切割头(2)发出的激光束，经过聚焦镜(3)聚焦后，能量大大提高，对孔的圆柱度影响也较大，并且在一定范围内波动，激光能量开始增加时，圆锥度值明显减小，但超过一定值后，圆锥度变化不大，所以要想获得较小的圆锥度值，不宜选用过大的激光输出能量。
CN201210380781.2A 2012-10-09 2012-10-09 一种陶瓷激光精密打孔方法 Pending CN103706953A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210380781.2A CN103706953A (zh) 2012-10-09 2012-10-09 一种陶瓷激光精密打孔方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210380781.2A CN103706953A (zh) 2012-10-09 2012-10-09 一种陶瓷激光精密打孔方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103706953A true CN103706953A (zh) 2014-04-09

Family

ID=50400499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210380781.2A Pending CN103706953A (zh) 2012-10-09 2012-10-09 一种陶瓷激光精密打孔方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103706953A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103978315A (zh) * 2014-05-23 2014-08-13 孙树峰 一种喷油孔激光高效精密自动加工装置及方法
CN104625434A (zh) * 2015-01-13 2015-05-20 胡骁 一种激光挖孔方法
CN108176928A (zh) * 2017-12-01 2018-06-19 广东工业大学 一种角度可调的阵列微孔激光加工方法
CN110587141A (zh) * 2019-10-10 2019-12-20 山东理工大学 利用激光调制高深径比孔内表面特征的方法
CN111468844A (zh) * 2020-03-12 2020-07-31 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种陶瓷基复合材料安装定位孔的加工方法及设备
CN112969292A (zh) * 2021-02-05 2021-06-15 上海泽丰半导体科技有限公司 陶瓷基板加工方法、加工治具、陶瓷基板及探针卡
WO2023103354A1 (zh) * 2021-12-10 2023-06-15 西安交通大学 一种超快激光可控孔型的群孔精密加工装置和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1927426A1 (fr) * 2006-11-30 2008-06-04 Snecma Procédé de perçage laser d'une pièce en matériau composite à matrice céramique
CN101323053A (zh) * 2008-07-16 2008-12-17 上海大学 飞秒激光微球打孔方法和装置
CN201645049U (zh) * 2010-03-25 2010-11-24 西北工业大学 纤维复合材料飞机壁板激光精密制孔装置
CN102015195A (zh) * 2008-03-27 2011-04-13 伊雷克托科学工业股份有限公司 以高斯脉冲做激光钻孔的方法与设备
CN102218605A (zh) * 2011-05-18 2011-10-19 苏州德龙激光有限公司 激光旋切钻孔装置
CN202607091U (zh) * 2012-06-25 2012-12-19 天津中杰科技发展有限公司 摆动式可调焦激光切割头

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1927426A1 (fr) * 2006-11-30 2008-06-04 Snecma Procédé de perçage laser d'une pièce en matériau composite à matrice céramique
CN102015195A (zh) * 2008-03-27 2011-04-13 伊雷克托科学工业股份有限公司 以高斯脉冲做激光钻孔的方法与设备
CN101323053A (zh) * 2008-07-16 2008-12-17 上海大学 飞秒激光微球打孔方法和装置
CN201645049U (zh) * 2010-03-25 2010-11-24 西北工业大学 纤维复合材料飞机壁板激光精密制孔装置
CN102218605A (zh) * 2011-05-18 2011-10-19 苏州德龙激光有限公司 激光旋切钻孔装置
CN202607091U (zh) * 2012-06-25 2012-12-19 天津中杰科技发展有限公司 摆动式可调焦激光切割头

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
史进: "陶瓷小孔激光精密加工新方法应用研究", 《应用激光》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103978315A (zh) * 2014-05-23 2014-08-13 孙树峰 一种喷油孔激光高效精密自动加工装置及方法
CN103978315B (zh) * 2014-05-23 2015-12-30 孙树峰 一种喷油孔激光高效精密自动加工装置及方法
CN104625434A (zh) * 2015-01-13 2015-05-20 胡骁 一种激光挖孔方法
CN108176928A (zh) * 2017-12-01 2018-06-19 广东工业大学 一种角度可调的阵列微孔激光加工方法
CN110587141A (zh) * 2019-10-10 2019-12-20 山东理工大学 利用激光调制高深径比孔内表面特征的方法
CN110587141B (zh) * 2019-10-10 2021-10-12 山东理工大学 利用激光调制高深径比孔内表面特征的方法
CN111468844A (zh) * 2020-03-12 2020-07-31 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种陶瓷基复合材料安装定位孔的加工方法及设备
CN111468844B (zh) * 2020-03-12 2022-05-27 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种陶瓷基复合材料安装定位孔的加工方法及设备
CN112969292A (zh) * 2021-02-05 2021-06-15 上海泽丰半导体科技有限公司 陶瓷基板加工方法、加工治具、陶瓷基板及探针卡
WO2023103354A1 (zh) * 2021-12-10 2023-06-15 西安交通大学 一种超快激光可控孔型的群孔精密加工装置和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103706953A (zh) 一种陶瓷激光精密打孔方法
ES2357615T3 (es) Fresa de roscar con ranuras helicoidales.
CN100420541C (zh) 用于制造钻头或铣刀的方法
CN104694922B (zh) 一种环孔式激光同轴送粉喷嘴
CN101778693B (zh) 利用可变倾角的激光加工方法
US9901993B2 (en) End mill
CN110405366A (zh) 一种陶瓷材料激光加工装置及方法
CN203918039U (zh) 组合阶梯钻头
CN102699456B (zh) 微热管内壁非连续微结构微细电解加工装置及加工方法
JP6568195B2 (ja) ビームパルス内部の作業パラメータを変えることにより工作物に小孔を形成するための方法
CN103197420A (zh) 一种激光聚焦装置
KR20160047555A (ko) 마이크로 드릴
CN106584849A (zh) 一种可自动调焦的3d激光打印加工头
CN110026748A (zh) 超薄无磁合金钢内外圆精密加工工艺
CN202846027U (zh) 一种陶瓷激光精密打孔装置
CN202684248U (zh) 微热管内壁非连续微结构微细电解加工装置
CN203178573U (zh) 一种激光聚焦装置
CN201380314Y (zh) 新型螺旋铣刀
CN105127474B (zh) 一种适用于柴油发动机喷油嘴的喷孔钻削加工方法
CN207681560U (zh) 一种钢轨钻孔倒角一体的空心钻
CN209918887U (zh) 可调式同轴送粉激光直接沉积喷嘴
CN207386743U (zh) 丝锥
CN204053244U (zh) 刻度调焦切割头
CN205437488U (zh) 一种适用于硬脆基板的激光钻微孔设备
CN105945319A (zh) 一种在大曲率弧面上精确数控钻孔的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140409