一种激光刻蚀的上下振动辅助装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种激光刻蚀的上下振动辅助装置及使用方法，本装置激光刻蚀工作台上固定支撑箱体，固定于推杆顶端的托板夹具固定工件。与凸轮电机连接的凸轮轴与推杆垂直，套在推杆外的弹簧上端与支撑箱体固连，下端固连推杆底端，使推杆底端抵于凸轮侧面。固定于支撑箱体的凸轮轴轴套上安装位置传感器。凸轮长短径的差为激光刻蚀的最大深度。本使用方法加工开始激光聚焦于工件表面，控制中心据位置传感器信号掌握凸轮当前状态，控制电机，使凸轮短长径侧面轮流与推杆底端接触，工件随工作台沿切削路径步进，同时上下振动，激光束在工件上的烧蚀点始终处于激光聚焦的位置。振动还加速切槽中的残渣碎屑的排出，带走大量的热，提高激光刻蚀效率和质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光刻蚀
，具体为一种激光刻蚀的上下振动辅助装置及使用方法。
技术介绍
激光刻蚀方法是先进制造技术中的一个重要发展方向，激光刻蚀能够高速精确切削材料，并且无刀具磨损。目前，在激光刻蚀加工开始时，激光聚焦在工件表面。但随着激光从工件表面向纵深进行刻蚀，激光与工件的烧蚀点下移，然而激光焦点位置没有改变。即激光烧蚀处离开了焦点位置，激光的光斑直径会加大，导致了刻蚀效率的降低，而且刻蚀精度也受到影响。为了提高激光刻蚀效率和精度，在激光刻蚀过程中，需要让激光烧蚀处始终处于焦点位置。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种激光刻蚀的上下振动辅助装置，包括固定于推杆顶端的托板，夹具将工件固定于托板上。凸轮轴与推杆垂直，推杆底端抵于凸轮侧面，弹簧连接推杆与凸轮。电机驱动连接凸轮轴。电机带动凸轮转动，推杆在凸轮和弹簧的顶、拉作用下上下往复运动，使其顶部托板上固定的工件上下有规律的运动，以在激光烧蚀点下移时，工件随之上移，烧蚀点处于激光束聚焦位置。本专利技术的另一目的是设计所述激光刻蚀的上下振动辅助装置的使用方法，开始加工时，激光束聚焦于工件表面，凸轮的短径侧与推杆底端接触，控制中心根据位置传感器的信号掌握凸轮转动当前状态，当凸轮的长径侧与推杆底端接触，控制中心加快凸轮转动，再使凸轮的短径侧与推杆底端接触。凸轮的转动使其短、长径侧面轮流与推杆底端接触，推杆上下往复振动，托板上的工件随着工作台沿切削路径步进，同时上下有规律的振动，激光束在工件上的烧蚀点始终处于激光聚焦位置。以提高激光刻蚀效率和质量。本专利技术设计的一种激光刻蚀的上下振动辅助装置，包括激光器与聚焦透镜，固定工件的夹具及工作台，所述工作台为三维工作台。还包括控制中心，控制中心与激光控制器及工作台控制装置连接，控制激光器的工作及工作台沿加工路径的运动。所述工作台上固定支撑箱体，托板固定于竖直的推杆顶端，水平的托板上有将工件固定于托板上的夹具。固定安装凸轮的凸轮轴与推杆垂直，凸轮轴两端可转动地安装于支撑箱体的侧壁上，凸轮电机驱动连接凸轮轴，弹簧套在推杆外，弹簧上端与支撑箱体固定连接，下端固定连接推杆底端，弹簧的张力使推杆底端始终抵于凸轮侧面。凸轮轴有轴套，轴套固定于支撑箱体，位置传感器安装在凸轮轴的轴套上,位置传感器的输出信号接入控制中心。所述控制中心的输出端还连接凸轮电机，控制其运行。所述凸轮的长径即其最大半径为R0，短径即其最小半径为R，二者的差ΔR等于激光刻蚀的最大深度h。根据激光加工的深度选择相配合的凸轮。所述凸轮横截面上的长径R0和短径R处于同一直径上，凸轮横截面以该直径为左右对称。所述凸轮电机为伺服电机，以便于调节转速。所述控制中心经伺服驱动器连接伺服电机，控制伺服电机的运转。为使推杆垂直上下运动，推杆插在竖直的导套内，导套固定于支撑箱体。所述推杆底端固定底板，以便凸轮更好地与之接触，并且起到固定弹簧的作用，底板的平面与推杆中心线垂直，底板底面与凸轮侧面之间形成油膜，便于润滑，减少二者的摩擦。弹簧下端固定连接于底板。所述推杆的中心线与凸轮轴的中心线相交垂直，以有助于凸轮作用于推杆。所述支撑箱体和工作台表面之间有橡胶垫，以减少电机运行和凸轮推杆运动所产生的振动对工作台的影响。本专利技术设计的一种激光刻蚀的上下振动辅助装置的使用方法，包括如下步骤：Ⅰ、初始化工件被夹具固定于托板表面，控制中心根据加工要求，控制工作台按设计切削路径移动，调节激光束聚焦于工件表面的切削路径的起始点。启动凸轮电机，凸轮轴以转速W转动，控制中心根据位置传感器信号确定凸轮短径侧面与推杆底端接触时，控制中心启动激光器，刻蚀加工。Ⅱ、烧蚀切割加工过程中凸轮轴保持转速W,且凸轮轴转动前半周的时间t等于激光刻蚀达到最大深度h的时间；即当激光刻蚀达到最大深度h时，凸轮长径侧面与推杆底端接触；当刻蚀深度达到最深时，凸轮的长径侧面与与推杆底端接触，将推杆上顶，抬高托板和其上的工件，使激光的聚焦点处于刻蚀槽的底部。Ⅲ、凸轮转动后半周根据位置传感器信号控制中心确定凸轮长径侧面与推杆底端接触时，控制中心控制电机使凸轮轴加快转动，转速为W1，根据位置传感器信号控制中心确定凸轮短径侧面与推杆底端接触时，即凸轮转动了一周，控制中心控制电机凸轮轴转速恢复为W；控制中心判断工作台是否到达切削路径的终点，若未到达，返回步骤Ⅱ；若工作台到达切削路径的终点，本次加工完成，关闭激光器，断开电机，结束。对于不同的材料和不同的切削要求，激光切削到达切槽底部时间不同，控制中心控制电机转速，使凸轮轴前半周转动的时间t与之相等，t＝0.031ms～0.125ms，而一旦激光刻蚀达到最大深度h，控制中心控制电机加快转动，使凸轮短径侧面尽快与推杆底端接触，即凸轮轴后半周转动的时间t1小于前半周转动的时间t,t1小于或等于t/3，即t1＝0.0103ms～0.0416ms。重复进行步骤Ⅱ、Ⅲ，凸轮的转动使其短径侧面与长径侧面轮流与推杆底端接触，推杆在凸轮的上顶和弹簧的下拉作用下，上下往复振动，托板上的工件随着工作台沿切削路径步进，同时上下有规律的振动，激光束在工件上的烧蚀点始终处于激光聚焦位置。与现有技术相比，本专利技术一种激光刻蚀的上下振动辅助装置及使用方法的优点为：1、使工件加工表面随着激光烧蚀点的下移而上移，随着激光烧蚀点的返回工件表面、工件上移到初始位置，激光烧蚀点始终处于激光束的焦点位置上，使得烧蚀点的激光光斑直径始终保持相对较小，提高了激光刻蚀的效率，也提高了激光刻蚀的精度；2、工件的振动还有效地加速切槽中激光加工过程中的残渣和碎屑的排出，残渣和碎屑携带大量的热，从而使得加工区热影响减少，重铸层减少，工件加工精度进一步提高。附图说明图1为本激光刻蚀的上下振动辅助装置实施例的正视示意图；图2为图1中弹簧、凸轮和托板的局部放大示意图；图3为本激光刻蚀的上下振动辅助装置实施例侧视示意图，本图所示为激光刻蚀处位于工件表面；图4为本激光刻蚀的上下振动辅助装置实施例侧视示意图，本图所示为激光刻蚀处位于工件刻蚀槽底。标号如图所示：1、聚焦透镜，2、激光束，3、工件，4、夹具，5、托板，6、推杆，7、弹簧，8、位置传感器，9、电机，10、凸轮轴，11、轴套，12、导套，13、支撑箱体，14、底板，15、凸轮，16、轴承，17、橡胶垫，18、工作台。具体实施方式下面结合附图及具体实施方式对本专利技术激光刻蚀加工的工件上下振动辅助装置作进一步详细地说明。本激光刻蚀加工的工件上下振动辅助装置实施例本激光刻蚀的上下振动辅助装置实施例如图1所示，包括激光器与聚焦透镜1，固定工件3的夹具4及工作台18，本例工作台18为三维工作台。本例控制中心与激光控制器及工作台控制装置连接。工作台18上固定支撑箱体13，托板5固定于竖直的推杆6顶端，水平的托板5上有将工件3固定于托板5上的夹具4。本例推杆6底端固定底板14，底板14的平面与推杆6中心线垂直。固定安装凸轮15的凸轮轴10与推杆6垂直，凸轮轴10两端经轴承16安装于支撑箱体13的侧壁上，凸轮电机9驱动连接凸轮轴10。弹簧7套在推杆6外，弹簧7上端与支撑箱体13固定连接，下端固定连接推杆6底端的底板14，弹簧7的张力使推杆6底端的底板14始终抵于凸轮15侧面。推杆6的中心线与凸轮轴10的中心线相交垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光刻蚀的上下振动辅助装置，包括激光器与聚焦透镜(1)，固定工件(3)的夹具(4)及工作台(18)，所述工作台(18)为三维工作台，还包括控制中心，控制中心与激光控制器及工作台控制装置连接，其特征在于：所述工作台(18)上固定支撑箱体(13)，托板(5)固定于竖直的推杆(6)顶端，水平的托板(5)上有将工件(3)固定于托板(5)上的夹具(4)；固定安装凸轮(15)的凸轮轴(10)与推杆(6)垂直，凸轮轴(10)两端可转动地安装于支撑箱体(13)的侧壁上，凸轮电机(9)驱动连接凸轮轴(10)，弹簧(7)套在推杆(6)外，弹簧(7)上端与支撑箱体(13)固定连接，下端固定连接推杆(6)底端，弹簧(7)的张力使推杆(6)底端始终抵于凸轮(15)侧面；凸轮轴(10有轴套(11)，轴套(11)固定于支撑箱体(13)，位置传感器(8)安装在凸轮轴(10)的轴套(11)上,位置传感器(8)的输出信号接入控制中心；所述控制中心的输出端还连接凸轮电机(9)。

【技术特征摘要】
1.一种激光刻蚀的上下振动辅助装置，包括激光器与聚焦透镜(1)，固定工件(3)的夹具(4)及工作台(18)，所述工作台(18)为三维工作台，还包括控制中心，控制中心与激光控制器及工作台控制装置连接，其特征在于：所述工作台(18)上固定支撑箱体(13)，托板(5)固定于竖直的推杆(6)顶端，水平的托板(5)上有将工件(3)固定于托板(5)上的夹具(4)；固定安装凸轮(15)的凸轮轴(10)与推杆(6)垂直，凸轮轴(10)两端可转动地安装于支撑箱体(13)的侧壁上，凸轮电机(9)驱动连接凸轮轴(10)，弹簧(7)套在推杆(6)外，弹簧(7)上端与支撑箱体(13)固定连接，下端固定连接推杆(6)底端，弹簧(7)的张力使推杆(6)底端始终抵于凸轮(15)侧面；凸轮轴(10有轴套(11)，轴套(11)固定于支撑箱体(13)，位置传感器(8)安装在凸轮轴(10)的轴套(11)上,位置传感器(8)的输出信号接入控制中心；所述控制中心的输出端还连接凸轮电机(9)。2.根据权利要求1所述的激光刻蚀的上下振动辅助装置，其特征在于：所述凸轮(15)的长径(R0)和短径(R)的差(ΔR)等于激光刻蚀的最大深度(h)。3.根据权利要求2所述的激光刻蚀加工的工件上下振动辅助装置，其特征在于：所述凸轮(15)横截面上的长径(R0)和短径(R)处于同一直径的两端，凸轮(15)横截面以该直径为左右对称。4.根据权利要求1所述的激光刻蚀的上下振动辅助装置，其特征在于：所述凸轮电机(9)为伺服电机，控制中心经伺服驱动器与伺服电机连接。5.根据权利要求1所述的激光刻蚀的上下振动辅助装置，其特征在于：所述推杆(6)插在竖直的导套(12)内，导套(12)固定于支撑箱体(13)。6.根据权利要求1所述的激光刻蚀的上下振动辅助装置，其特征在于：所述推杆(6)底端固定底板(14),底板(14)的平面与推杆(6)中心线垂直，弹簧(7)下端固定连接于底板(14)。7.根据权利要求6所述的激光刻蚀的上下振动辅助装置，其特征在于：所述推杆(6)的中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：周嘉，龙芋宏，鲍家定，唐文斌，刘清源，毛建东，刘鑫，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45