【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水导激光加工，尤其涉及一种水导激光加工设备及方法。
技术介绍
1、水导激光加工技术是一种用于精密制孔和切割的加工方法，其原理是通过细如发丝的水射流，将激光能量传导到工件表面，将工件材料烧蚀实现加工，其可以用于金属、陶瓷、复合材料、半导体材料的精密切割打孔。在大量群孔加工或者长时间加工时，设备控制系统需要准确了解加工完一个特征的时刻，即该特征已经被完全切透，以便及时转移到下一个加工位置继续加工，减少设备空行程的时间，提高加工效率。
2、如何识别一个特征是否加工完，在工程上有两种方法。一种是采用固定加工循环次数法，根据试验可以得到水导激光走一个轨迹循环加工的深度，再测量得到加工特征处的厚度，可以得到设备应该进行的循环加工的次数。例如深度为5mm的通孔，水导激光加工一个轨迹循环的深度是0.05mm，则最少需要100个加工循环，才能够加工透。这样，在机床程序中，设定加工循环的次数，达到循环次数后，即结束加工，换到下一个特征。这种方法存在的弊端主要是每个循环的加工深度并不是定值，随着加工深度及加工参数而变化，在大深度加工时，差别尤其明显，同时，各个孔的加工时长也不一致，难以用单孔试验来标定加工时间，如果程序设定的时间过长，虽然能提高切透的可靠性，但是会大大降低加工效率。因此，对于复杂工件，工程上适宜采用切透传感的方法，直接检测与加工过程相关的声、光、电等信号，通过分析判断，确定是否切透，既能准确判断是否切透，也可以第一时间转向下一个工作位置，提高加工效率。
3、中国专利cn 111194249 a公开
4、然而，上述方案需要专门的频谱分析设备，同时增加了水导激光加工光学头的复杂性，增加了成本，另外，在采用声信号的方案中，由于是非接触式，还存在声信号检测断续失真的可能。
技术实现思路
1、本专利技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
2、本专利技术提出一种水导激光加工监测设备及方法，解决了现有用来判断水导激光加工时是否切透工件的方式存在准确性差、设备复杂、成本高的问题，具有检测精度高、控制方法简单、成本低的特点。
3、本专利技术一方面公开了一种水导激光加工方法，包括监测水导激光对工件进行加工时是否切透工件的监测过程，所述监测过程包括：信号收集步骤，包括利用振动传感器收集工件的振动信号；信号处理步骤，包括采用信号分析仪对工件的振动信号作出分析判断，过滤干扰信号，并保留得到水束引起的工件振动信号；以及判断步骤，对水束引起的工件振动信号进行转化并将其按时间顺序展开，得到振动信号波形，在一个加工循环内：若振动信号波形为持续且振幅、频率稳定的波形，判断工件的加工状态为未切透；若振动信号波形为间断且振幅、频率波动的波形，判断工件的加工状态为临界切透；若振动信号波形不存在，判断工件的加工状态为全部切透。
4、在其中一些实施例中，所述信号分析仪对处于循环加工过程工件的振动信号做出分析判断，过滤干扰信号，并保留得到水束引起的工件振动信号。
5、在其中一些实施例中，所述干扰信号包括机床运动引起的工件振动信号。
6、在其中一些实施例中，包括：采用水导激光对工件的待加工位置进行第一个加工循环，同时所述振动传感器收集工件的第一个加工循环的振动信号，所述信号分析仪对工件的第一个加工循环的振动信号进行分析判断：如果工件的加工状态为切透，则停止加工；如果工件的加工状态为未切透或临界切透，则采用水导激光对工件的待加工位置进行第二个加工循环，直到工件的加工状态为切透。
7、本专利技术另一方面公开了用于上述任一技术方案所述的水导激光加工方法的水导激光加工设备，包括：振动传感器，探头与工件接触以收集工件的振动信号；信号分析仪，与所述振动传感器电连接，对工件的振动信号作出分析判断，过滤干扰信号，并保留得到水束引起的工件振动信号，对水束引起的工件振动信号进行转化并将其按时间顺序展开，得到振动信号波形，在一个加工循环内：若振动信号波形为持续且振幅、频率稳定的波形，判断工件的加工状态为未切透；若振动信号波形为间断且振幅、频率波动的波形，判断工件的加工状态为临界切透；若振动信号波形不存在，判断工件的加工状态为全部切透；水导激光加工装置，用于对工件进行加工；总控装置，与所述信号分析仪及所述水导激光加工装置电连接，当信号分析仪判断工件的加工状态为未切透或临界切透时，控制所述水导激光加工装置继续对工件进行加工；当信号分析仪判断工件的加工状态为切透时，控制所述水导激光加工装置停止对工件加工。
8、在其中一些实施例中，还包括信号放大器，所述信号分析仪通过所述信号放大器与所述振动传感器电连接，所述信号放大器对所述振动传感器收集的振动信号进行放大后传递给所述信号分析仪。
9、在其中一些实施例中，还包括工作台，工件固定于所述工作台上。
10、在其中一些实施例中，所述振动传感器探头与工件接触、或所述振动传感器探头与工件及所述工作台接触。
11、在其中一些实施例中，所述水导激光加工装置包括激光器及加工头；所述激光器与所述总控装置电连接；所述加工头进一步包括：高压水腔，内壁围成一腔室，所述腔室内填充有水；一面设有玻璃窗口，另一面开设有喷嘴，所述喷嘴与所述玻璃窗口相对设置；聚焦透镜，与所述玻璃窗口相对设置，且聚焦点对准所述喷嘴；所述激光器发射的激光经过所述聚焦透镜聚焦后，穿过所述玻璃窗口与所述腔室内的水一同经过所述喷嘴形成耦合有激光的高压水束，所述高压水束冲击工件表面对工件进行加工并产生振动。
12、在其中一些实施例中，还包括用于控制机床的机械控制装置，所述机械控制装置与所述总控装置电连接。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
14、本专利技术提出一种水导激光加工方法，通过直接测量工件振动特性，采集水导加工中水束引起的工件振动信号，判断打孔或切割是否切透，具有检测精度高、控制方法简单、成本低、易于推广的特点；
15、本专利技术提出一种水导激光加工设备，具有结构简单、设备成本低的特点。
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1.一种水导激光加工方法，其特征在于，包括监测水导激光对工件进行加工时是否切透工件的监测过程，所述监测过程包括：
2.根据权利要求1所述的水导激光加工方法，其特征在于，所述信号分析仪对处于循环加工过程工件的振动信号做出分析判断，过滤干扰信号，并保留得到水束引起的工件振动信号。
3.根据权利要求1所述的水导激光加工方法，其特征在于，所述干扰信号包括机床运动引起的工件振动信号。
4.根据权利要求1所述的水导激光加工方法，其特征在于，包括：采用水导激光对工件的待加工位置进行第一个加工循环，同时所述振动传感器收集工件的第一个加工循环的振动信号，所述信号分析仪对工件的第一个加工循环的振动信号进行分析判断：如果工件的加工状态为切透，则停止加工；如果工件的加工状态为未切透或临界切透，则采用水导激光对工件的待加工位置进行第二个加工循环，直到工件的加工状态为切透。
5.用于权利要求1-4任一项所述的水导激光加工方法的水导激光加工设备，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的水导激光加工设备，其特征在于，还包括信号放大器，所述信号分析仪
7.根据权利要求5所述的水导激光加工设备，其特征在于，还包括工作台，工件固定于所述工作台上。
8.根据权利要求7所述的水导激光加工设备，其特征在于，所述振动传感器探头与工件接触、或所述振动传感器探头与工件及所述工作台接触。
9.根据权利要求5所述的水导激光加工设备，其特征在于，所述水导激光加工装置包括激光器及加工头；所述激光器与所述总控装置电连接；所述加工头进一步包括：
10.根据权利要求5所述的水导激光加工设备，其特征在于，还包括用于控制机床的机械控制装置，所述机械控制装置与所述总控装置电连接。
...【技术特征摘要】
1.一种水导激光加工方法，其特征在于，包括监测水导激光对工件进行加工时是否切透工件的监测过程，所述监测过程包括：
2.根据权利要求1所述的水导激光加工方法，其特征在于，所述信号分析仪对处于循环加工过程工件的振动信号做出分析判断，过滤干扰信号，并保留得到水束引起的工件振动信号。
3.根据权利要求1所述的水导激光加工方法，其特征在于，所述干扰信号包括机床运动引起的工件振动信号。
4.根据权利要求1所述的水导激光加工方法，其特征在于，包括：采用水导激光对工件的待加工位置进行第一个加工循环，同时所述振动传感器收集工件的第一个加工循环的振动信号，所述信号分析仪对工件的第一个加工循环的振动信号进行分析判断：如果工件的加工状态为切透，则停止加工；如果工件的加工状态为未切透或临界切透，则采用水导激光对工件的待加工位置进行第二个加工循环，直到工件的加工状态为切透。
5.用于权利要求1-4任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张敬菊，马宏炜，
申请(专利权)人：引导精密技术苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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