CN103706953A - 一种陶瓷激光精密打孔方法 - Google Patents
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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
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。
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Application publication date: 20140409 |