CN214815737U - 一种激光雕刻设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雕刻设备，包括：激光器、与所述激光器连接的光学镜片组以及与所述激光器连接的丝杆模组；所述光学镜片组用于提供光路，所述丝杆模组用于调整所述激光器的发射位置；所述激光器发射的激光经由所述光学镜片组的光路，发射到雕刻位置。本实用新型通过光学镜片组提供激光光路，并通过丝杆模组精确地调整激光打孔位置和打孔深度，可以实现以激光器发出的激光加工微孔的加工方式，提高了微孔加工的加工精度和加工效率，降低了微孔加工的加工成本。

Description

一种激光雕刻设备

技术领域

本实用新型涉及激光雕刻应用领域，尤其涉及的是一种激光雕刻设备。

背景技术

随着技术的进步，精密微孔的应用场景也越来越多，例如：在电子、精密器械以及仪器钟表等领域都受到广泛应用；而且，随着电子、精密器械以及仪器钟表等设备的发展，对精密微孔的质量要求也越来越高。

目前，可用于微孔深度的加工方式有多种；其中，应用最广泛、实用性好的加工方式是机床钻削；然而，在加工30um～50um直径的微孔时，因微小的钻头硬度低，导致入钻的位置容易偏移，会严重影响入钻位置的精度，从而影响微孔的尺寸精度以及形状精度；另外，在机床的加工过程中，因微孔直径小，导致钻孔的废料不易排出，容易造成废料堵塞，从而增加刀具的发热和磨损，影响工件的质量，增加加工成本。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本实用新型提供一种激光雕刻设备，以解决传统机床钻削方式中精度低和成本高的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种激光雕刻设备，包括：激光器、与所述激光器连接的光学镜片组以及与所述激光器连接的丝杆模组；所述光学镜片组用于提供光路，所述丝杆模组用于调整所述激光器的发射位置；

所述激光器发射的激光经由所述光学镜片组的光路，发射到雕刻位置。

在一种实施方式中，所述光学镜片组包括：扩束镜、高速扫描振镜以及聚焦镜；

所述扩束镜与所述激光器相对设置，且与所述激光器固定连接；所述高速扫描振镜与所述扩束镜相对设置，且与所述扩束镜固定连接；所述聚焦镜设置于所述高速扫描振镜的下方，且与所述高速扫描振镜固定连接。

在一种实施方式中，所述丝杆模组包括：用于调节所述激光器水平位置的水平模组和用于调节所述激光器高度位置的升降模组；所述水平模组与所述升降模组固定连接。

在一种实施方式中，所述水平模组包括：水平电机、水平丝杆以及水平滑块；

所述水平丝杆与所述水平电机固定连接；所述水平滑块套设于所述水平丝杆上，且与所述水平丝杆螺纹连接。

在一种实施方式中，所述水平模组还包括：底座；

所述水平电机设置于所述底座的一端，且与所述底座固定连接；所述水平丝杆设置于所述底座内部，与所述底座转动连接；所述水平滑块与所述底座滑动连接。

在一种实施方式中，所述升降模组包括：升降电机、升降丝杆以及升降滑块；

所述升降丝杆与所述升降电机固定连接；所述升降滑块套设于所述升降丝杆上，且与所述升降丝杆螺纹连接。

在一种实施方式中，所述升降模组还包括：光路支架；

所述光路支架与所述水平滑块固定连接；所述升降电机设置于所述光路支架的顶部，且与所述光路支架固定连接；所述升降丝杆设置于所述光路支架内部，且与所述光路支架转动连接；所述升降滑块与所述光路支架滑动连接。

在一种实施方式中，还包括：工作支撑架以及工件治具；

所述工作支撑架设置于所述聚焦镜的下方；所述工件治具设置于所述工作支撑架的表面，且与所述工作支撑架固定连接。

在一种实施方式中，所述激光器包括：皮秒激光器。

本实用新型采用上述技术方案具有以下效果：

本实用新型通过光学镜片组提供激光光路，使得激光器发出的激光可以达到指定雕刻点；并通过丝杆模组精确地调整激光打孔位置和打孔深度，使得激光器发出的激光对相应的雕刻点进行打孔，并达到需要的深度；通过本实用新型中的激光雕刻设备，可以实现以激光加工微孔的加工方式，相比于传统的车床钻削的加工方式，提高了微孔加工的加工精度和加工效率，降低了微孔加工的加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型的一种实现方式中激光雕刻设备的结构示意图。

图2是本实用新型的一种实现方式中激光雕刻设备中光学镜片组和丝杆模组的结构示意图(第一视角)。

图3是本实用新型的一种实现方式中激光雕刻设备中光学镜片组和丝杆模组的结构示意图(第二视角)。

图中：100、激光器；200、光学镜片组；300、丝杆模组；210、扩束镜；220、高速扫描振镜；230、聚焦镜；311、底座；312、水平电机；313、水平丝杆；314、水平滑块；321、光路支架；322、升降电机；323、升降滑块；410、工作支撑架；420、工件治具。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图1所示，在本发明实施例提供一种激光雕刻设备，用于加工微孔以及激光打标，包括：激光器100、光学镜片组200以及丝杆模组300；其中，激光器100可用于提供微孔打孔所需要的激光；光学镜片组200与激光器100连接，光学镜片组200可用于提供激光所需要的光路；丝杆模组300与激光器100连接，丝杆模组300可用于调整激光器100的发射位置，例如，激光器100的水平位置和高度位置。

在本实施例中，激光器100可采用皮秒激光器，该皮秒激光器可用于发射皮秒激光，其中，皮秒激光是一种以皮秒为周期计算的超强短脉冲激光；激光器100发射的激光经由光学镜片组200的光路，经过光学镜片组200中光学镜片的作用，对激光器100发射的激光进行扩束、扫描以及聚焦，将激光发射到工件表面的指定位置；并且，在激光器100发射激光之前，经由丝杆模组300调整激光的发射位置，使得激光器100发射的激光可以发射在指定位置。

具体地，如图2所示，光学镜片组200包括：扩束镜210、高速扫描振镜220以及聚焦镜230；其中，扩束镜210与激光器100相对设置，且与激光器100固定连接；高速扫描振镜220与扩束镜210相对设置，且与扩束镜210固定连接；聚焦镜230设置于高速扫描振镜220的下方，且与高速扫描振镜220固定连接。

在本实施例中，扩束镜210正对激光器100的激光发射处，可将激光器100发射的激光进行扩束，以将激光的直径扩大至需要的直径；高速扫描振镜220正对扩束镜210，可调整扩束后的激光的发射角度和发射频率；聚焦镜230处于高速扫描振镜220的下方，可将调整后的激光进行聚焦；经过聚焦镜230的聚焦作用后，激光器100发射的激光最终到达加工工件的表面，并进行微孔加工。

具体地，丝杆模组300包括：水平模组(未标注)和升降模组(未标注)；其中，水平模组用于调节激光器100水平位置，升降模组用于调节激光器100高度位置；升降模组与水平模组相互垂直设置，且水平模组与升降模组固定连接。

如图2和图3所示，水平模组包括：底座311、水平电机312、水平丝杆313以及水平滑块314；其中，水平电机312设置于底座311的一端，且与底座311固定连接；水平丝杆313设置于底座311内部，且与水平电机312固定连接；水平滑块314套设于水平丝杆313上，且与底座311滑动连接。

在本实施例中，底座311用于支撑整个激光雕刻设备；水平丝杆313设置于底座311的内部，并与该底座311转动连接，在水平电机312的驱动下，水平丝杆313随之转动；水平滑块314与水平丝杆313螺纹连接，在水平丝杆313的转动作用下，水平滑块314沿着设于底座311上的滑轨滑动；通过水平模组的驱动作用，设于该水平模组上的升降模组、激光器100以及光学镜片组200均沿着水平方向移动，以调整激光器100发射的激光的水平位置。

如图2和图3所示，升降模组包括：光路支架321、升降电机322、升降丝杆(未图示)以及升降滑块323；其中，光路支架321与水平滑块314固定连接；升降电机322设置于光路支架321的顶部，且与光路支架321固定连接；升降丝杆设置于光路支架321内部，且与升降电机322固定连接；升降滑块323套设于升降丝杆上，且与光路支架321滑动连接。

在本实施例中，光路支架321用于支撑激光器100和光学镜片组200；升降丝杆设置于光路支架321的内部，并与该光路支架321转动连接，在升降电机322的驱动下，升降丝杆随之转动；升降滑块323与升降丝杆螺纹连接，在升降丝杆的转动作用下，升降滑块323沿着设于光路支架321上的滑轨滑动；通过升降模组的驱动作用，设于该升降模组上的激光器100以及光学镜片组200均沿着垂直方向移动，以调整激光器100发射的激光的焦距。

在本实施例中，激光雕刻设备还包括：工作平台(未标注)，该工作平台设置于光学镜片组200中聚焦镜230的下方；经过聚焦镜230聚焦后的激光，照射在该工作平台上，并对该工作平台上的加工工件进行微孔加工，以得到微小孔径，且微小深度的加工工件。

如图2和图3所示，工作平台包括：工作支撑架410以及工件治具420；其中，工作支撑架410设置于聚焦镜230的下方，用于支撑所有加工工件；工件治具420设置于工作支撑架410的表面，且与工作支撑架410固定连接，可用于对设于工作支撑架410表面的加工工件进行固定。

本实施例的激光雕刻设备用于加工微孔，其中，微孔是指直径范围为0.01mm～0.10mm的孔；在加工这类微孔时，打孔深度可以达到10mm，其加工难度非常大；在实际应用中，有很多机械产品上都有这种微孔结构，比如：油泵、油嘴、水刀以及模具等。

本实施例通过激光雕刻设备进行微孔加工，其加工的工艺方法包括以下步骤：

S1、将工件表面清洗干净，并将清洗后的金属工件放置于工作平台上的工件治具中；

S2、通过丝杆模组调整激光器与工作平台的相对位置，以调节激光器的聚焦位置，使激光的聚焦光束的光点处于金属工件的表面；

S3、将雕刻图形导入激光雕刻设备中，并在打标软件中设置激光打孔参数和运动参数；

S4、采用30W皮秒红外激光器，脉宽为1ps～200ps；激光器发射的光束通过扩束镜、高速扫描振镜以及聚焦镜等透镜组后，形成直径为0.003mm～0.03mm的光束；

S5、设置雕刻参数：加工速度200mm/s，激光输出功率为15W，激光输出频率为120KHz；

S6、启动激光器，根据打标软件设置的雕刻参数完成第一次深度雕刻，达到设定的打孔深度0.2mm；

S7、通过打标软件控制升降模组，控制光路的聚焦下降，并根据打标软件设置的雕刻参数完成第二次深度雕刻，达到设定的打孔深度0.2mm；

S8、重复执行步骤S7，每次光路的聚焦下降后，打孔深度增加0.2mm，直至金属工件的微孔深度达到所需要的深度要求。

相比于现有的车床钻削的加工方式，本实施例通过激光雕刻微孔的加工方式的优点在于：

激光加工方式为无接触加工，可以对高能量的激光束以及移动速度进行调节，可以实现多种加工目的；而且，激光加工方式可以为多种金属、非金属材料进行加工，特别是加工高硬度、高脆性以及高熔点的材料；在激光加工过程中，生产成本低，对局部加工的位置的影响较小，工件热变形小，有利于提高微孔加工的加工精度；再者，激光束易于导向，聚焦可以实现各个方向变换、有利于加工形状复杂的产品，从而提高微孔加工的加工效率。

综上所述，本实用新型提供了一种激光雕刻设备，激光雕刻设备包括：激光器、与所述激光器连接的光学镜片组以及与所述激光器连接的丝杆模组；所述光学镜片组用于提供光路，所述丝杆模组用于调整所述激光器的发射位置；所述激光器发射的激光经由所述光学镜片组的光路，发射到雕刻位置。本实用新型通过光学镜片组提供激光光路，并通过丝杆模组精确地调整激光打孔位置和打孔深度，可以实现以激光器发出的激光加工微孔的加工方式，提高了微孔加工的加工精度和加工效率，降低了微孔加工的加工成本。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光雕刻设备，其特征在于，包括：激光器、与所述激光器连接的光学镜片组以及与所述激光器连接的丝杆模组；所述光学镜片组用于提供光路，所述丝杆模组包括：用于调节所述激光器水平位置的水平模组和用于调节所述激光器高度位置的升降模组；所述水平模组与所述升降模组固定连接；

所述激光器发射的激光经由所述光学镜片组的光路，发射到雕刻位置。

2.根据权利要求1所述的激光雕刻设备，其特征在于，所述光学镜片组包括：扩束镜、高速扫描振镜以及聚焦镜；

所述扩束镜与所述激光器相对设置，且与所述激光器固定连接；所述高速扫描振镜与所述扩束镜相对设置，且与所述扩束镜固定连接；所述聚焦镜设置于所述高速扫描振镜的下方，且与所述高速扫描振镜固定连接。

3.根据权利要求1所述的激光雕刻设备，其特征在于，所述水平模组包括：水平电机、水平丝杆以及水平滑块；

所述水平丝杆与所述水平电机固定连接；所述水平滑块套设于所述水平丝杆上，且与所述水平丝杆螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的激光雕刻设备，其特征在于，所述水平模组还包括：底座；

所述水平电机设置于所述底座的一端，且与所述底座固定连接；所述水平丝杆设置于所述底座内部，与所述底座转动连接；所述水平滑块与所述底座滑动连接。

5.根据权利要求4所述的激光雕刻设备，其特征在于，所述升降模组包括：升降电机、升降丝杆以及升降滑块；

所述升降丝杆与所述升降电机固定连接；所述升降滑块套设于所述升降丝杆上，且与所述升降丝杆螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的激光雕刻设备，其特征在于，所述升降模组还包括：光路支架；

所述光路支架与所述水平滑块固定连接；所述升降电机设置于所述光路支架的顶部，且与所述光路支架固定连接；所述升降丝杆设置于所述光路支架内部，且与所述光路支架转动连接；所述升降滑块与所述光路支架滑动连接。

7.根据权利要求2所述的激光雕刻设备，其特征在于，还包括：工作支撑架以及工件治具；

所述工作支撑架设置于所述聚焦镜的下方；所述工件治具设置于所述工作支撑架的表面，且与所述工作支撑架固定连接。

8.根据权利要求1所述的激光雕刻设备，其特征在于，所述激光器包括：皮秒激光器。

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