【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光加工微孔，具体是一种变入射角高质量微孔加工方法。
技术介绍
1、微孔作为一种微细结构，在航空航天、航海、新能源、微流体等领域发挥着关键的作用，其加工质量和精度更是衡量一个国家工业制造水平的高低，目前，随着产品和部件的微型化，航空航天等领域对高深径比和高质量微孔的需求呈现出稳定的增长态势，例如发动机涡轮叶片冷却孔、发动机燃油喷嘴孔、航天器推力控制喷射孔等。
2、传统的微孔加工方法如机械钻孔，存在适配微型刀具制造困难的问题，且刀具的刚度和强度等性能无法满足加工要求，尤其在加工深微孔时，产生排屑和散热困难，容易导致刀具损伤和加工硬化等影响微孔精度的问题；超声加工微孔同样存在刀具磨损严重的问题；高压水射流法制孔成本过高且加工表面质量差；电化学加工和微细电火花加工能够不受材料的强度和硬度限制加工微孔，但加工出来的微孔存在着重铸层、锥度大和微裂纹等问题，待加工基体仅受限于具备导电性能的材料，制孔精度较低；电子束加工和离子束加工成本高，适配的加工设备昂贵，且制孔环境需要真空；综合现有的加工方法可见，针对高质量微孔的加工技术亟需开发。
3、激光加工技术作为一种高效率、高质量、绿色环保、柔性智能的技术方法，它利用激光脉冲在极短的时间内向材料注入巨大的能量，具有高质量可控加工优点，利用光热效应可实现不与工件材料直接接触加工出微孔，从根本上很好的解决了传统机械加工微细刀具制造困难，强度低等问题，在加工最小尺寸和加工精度，高硬度、强度的材料以及微细群孔等特征结构上的高精密、高质量加工上具备极大的潜力，然而，孔形
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，实现微孔锥度的可控加工。
2、为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，包括如下步骤：
3、s1：依据具体应用环境和性能要求确定微孔材料类型，设计微孔的几何特征参数，所述参数包括尺寸及深径比；
4、s2：针对所述的微孔材料类型和参数，编写加工路径图档，控制激光束逐层以螺旋线方式按照图档路径进行打孔；
5、s3：对每一层进行加工时，激光按照图档路径以螺旋线方式进行扫描，之后在每层边缘以同心圆方式进行修边；
6、s4：通过实验拟合出入射角α和锥度θ和函数关系得α＝f(θ)，通过该函数确定每层入射角度的补偿量，逐层递减角度补偿，将通孔内的正锥度逐步消除；
7、s5：如此循环，按照这种方式，完成所有层数的加工；
8、s6：加工至最后一层后，以同心圆方式进行自下而上、自上而下往复修边。
9、在一较佳实施例中：所述材料类型包括金属、合金、陶瓷、聚合物以及复合材料。
10、在一较佳实施例中：述装置包括激光发生器、反射镜、pbs功率衰减模组、偏振调节模组、五轴振镜扫描系统、加工平台、工装夹具、辅助系统和运动系统；所述激光发生器产生的激光脉冲经过反射镜、pbs功率衰减模组、偏振调节模组、五轴振镜扫描系统后，作用在工件上进行打孔；
11、所述激光发生器用于产生激光脉冲，脉冲持续时间在纳秒至飞秒量级，依据不同材料的微孔选择不同且合适的输出波长的激光器；
12、所述五轴振镜扫描系统用于控制激光束在待加工材料预定位置进行打孔，并实现激光入射角的改变；
13、所述工装夹具用于夹持待打孔的工件；
14、所述辅助系统用于去除激光打孔过程中产生的粉尘；
15、所述运动系统用于调节激光加工的位置、深度以及辅助系统作用的位置。
16、在一较佳实施例中：所述五轴振镜扫描系统包括扩束模块、偏转模块、扫描模块、聚焦模块和加工平台；
17、所述扩束模块包括第一凸透镜和第一凹透镜，用于减小光束发散角、改善光束质量；
18、所述偏转模块包括两组反射式振镜，一组反射式振镜用来改变光束的倾角ɑ，另一组反射式振镜用改变光束的倾角β；
19、所述扫描模块包括两个反射式振镜，实现激光在x和y平面的扫描；
20、所述聚焦模块包括第二凸透镜和第二凹透镜，实现激光光束在加工平面的聚焦。
21、在一较佳实施例中：所述加工路径图档中包括激光功率、扫描方式、螺距、扫描速度、扫描次数和入射角度。
22、在一较佳实施例中：在步骤s4中，通过实验拟合出入射角α和锥度θ和函数关系得α＝f(θ)，后续每层激光加工的入射角变化量通过该函数进行确定，逐层递减角度补偿，以消除通孔正锥度。
23、在一较佳实施例中：在加工最后一层后，以同心圆方式进行自上而下，自下而上的往复修边。
24、相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：
25、(1)适用于高深径比微孔的加工，成形质量好，加工成形后经过简单清洗后表面较光滑，无需其他的后续处理。
26、(2)试样放置在加工平台上进行加工。加工可设计性好，可根据需要对微加工形状及尺寸设计和加工。
27、(3)通过逐层调整入射角以补偿离焦、激光高斯分布的影响，从而精确控制孔锥度，能够实现无锥度、负锥度等微孔加工，加工出来的直孔及负锥孔可以应用于航空航天、微流体等领域，显著提高零部件的安装精度、定位及装配精度，提升微流体流动效率；负锥孔可以作为航天发动机叶片气膜冷却孔，提高叶片的散热速度等。
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1.一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：所述材料类型包括金属、合金、陶瓷、聚合物以及复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：所述装置包括激光发生器、反射镜、PBS功率衰减模组、偏振调节模组、五轴振镜扫描系统、加工平台、工装夹具、辅助系统和运动系统；所述激光发生器产生的激光脉冲经过反射镜、PBS功率衰减模组、偏振调节模组、五轴振镜扫描系统后，作用在工件上进行打孔；
4.根据权利要求3所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：所述五轴振镜扫描系统包括扩束模块、偏转模块、扫描模块、聚焦模块；
5.根据权利要求1所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：所述加工路径图档中包括激光功率、扫描方式、螺距、扫描速度、扫描次数和入射角度。
6.根据权利要求1所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：在步骤S4中，通过实验拟合出入射角α和锥度θ和函数关
7.根据权利要求1所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：在加工最后一层后，以同心圆方式进行自上而下，自下而上的往复修边。
...【技术特征摘要】
1.一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：所述材料类型包括金属、合金、陶瓷、聚合物以及复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：所述装置包括激光发生器、反射镜、pbs功率衰减模组、偏振调节模组、五轴振镜扫描系统、加工平台、工装夹具、辅助系统和运动系统；所述激光发生器产生的激光脉冲经过反射镜、pbs功率衰减模组、偏振调节模组、五轴振镜扫描系统后，作用在工件上进行打孔；
4.根据权利要求3所述的一种实时调整激光入射角的微孔加工方法，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：周伟，王禹祺，罗涛，马尧，徐文俊，林伟龙，董坤，吴粦静，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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