(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211008053.9 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 中国科学院西安 光学精密机 械研究 所 地址 710119 陕西省西安市高新区新型工 业园信息大道17号 (72)发明人 李明　江浩　 (74)专利代理 机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 6121 1 专利代理师 倪金荣 (51)Int.Cl. B23K 26/082(2014.01) B23K 26/382(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种激光螺 旋扫描轨 迹精密调控方法 (57)摘要 本发明公开了一种激光螺旋扫描轨迹精密 调控方法， 主要解决现有技术中螺旋扫描加工头 的扫描轨迹不均匀， 无法精密调控的问题。 通过 在激光螺旋扫描过程中， 首先控制上偏转光楔和 下偏转光楔分别以略大于和略小于平行平板的 终速度进行变速， 使 得上偏转光楔和下偏转光楔 在旋转过程中产生的相对夹角逐渐增大， 然后控 制控制上偏转光楔和下偏转光楔分别以略小于 和略大于平行平板的终速度进行变速， 使得上偏 转光楔和下偏转光楔在旋转过程中产生的相对 夹角逐渐减小至0， 最后再控制上偏转光楔和下 偏转光楔分别以略大于和略小于平行平板的终 速度进行变速， 使得上偏转光楔和下偏转光楔在 旋转过程中产生的相对夹角逐渐增大。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115365648 A 2022.11.22 CN 115365648 A 1.一种激光螺旋扫描轨迹精密调控方法， 基于一种激光螺旋扫描加工装置， 其特征在 于， 按照以下步骤实施： 步骤一、 将螺旋扫描激光加工头(11)的输出端对准预定打孔位置， 控制平行平板(3)、 上偏转光楔(4)和下偏转光楔(5)以同一初始旋转速度v1进行同步旋转， 所述初始旋转速度 v1的范围为20 00rpm～3000rpm； 步骤二、 控制上偏 转光楔(4)以第二速度 v2、 下偏转光楔(5)以第三速度 v3为终速度 进行 旋转， 且v2＞v1， v3＜v1， v2‑v1＝v1‑v3， v2＝v1+(0.1～0.6)％v1， v3＝v1‑(0.1～0.6)％v1； 当上偏转光楔(4)和下偏转光楔(5)在旋转过程中产生的相对夹角增至α 时， 65 °≤α≤ 80°， 完成激光束由最小直径至最大直径的螺 旋扫描动作； 步骤三、 当激光束螺旋扫描至最大直径时， 控制上偏转光楔(4)以第三速度v3、 下偏转光 楔(5)以第二速度v2为终速度进行旋转； 当上偏转光楔(4)和下偏转光楔(5)在旋转过程中产生的相对夹角减小至0 °时， 完成激 光束由最大直径至最小直径的螺 旋扫描动作； 步骤四、 当激光束螺旋扫描至最小 直径时， 控制上偏转光楔(4)以第二速度v2、 下偏转光 楔(5)以第三速度v3为终速度进行旋转； 当上偏转光楔(4)和下偏转光楔(5)在旋转过程中产生的相对夹角增至α 时， 完成激光 束由最小直径至最大直径的螺 旋扫描动作； 步骤五、 控制螺旋扫描激光加工头(11)以预设增量向下进给， 并返回步骤三， 对微孔的 下一层进行加工， 直至 完成预设深度的微 孔加工。 2.根据权利要求1所述的一种激光螺 旋扫描轨 迹精密调控方法， 其特 征在于： 在步骤一中， 第一速度v1为3000rpm。 3.根据权利要求2所述的一种激光螺 旋扫描轨 迹精密调控方法， 其特 征在于， 在步骤二、 步骤三和步骤四中， 第二速度v2为3005rpm； 第三速度v3为2995rpm。 4.根据权利要求3所述的一种激光螺 旋扫描轨 迹精密调控方法， 其特 征在于： 在步骤二和步骤四中， α 的数值 为72°。 5.根据权利要求1 ‑4任一所述的一种激光螺 旋扫描轨 迹精密调控方法， 其特 征在于： 在步骤五中， 螺 旋扫描激光加工 头(11)向下每次以0.01m m的增量进给。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115365648 A 2一种激光螺 旋扫描轨迹精密调控方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种扫描轨迹精密调控方法， 具体涉及一种激光螺旋扫描轨迹精密调 控方法。 背景技术 [0002]由于激光加工具有无切削应力、 精度高、 柔性化等特点， 已被广泛的应用于航 空航 天、 电子等领域， 其能够实现零部件的精密钻孔。 常用的激光制孔主要包含四种打孔方式， 分别是： 单脉冲加工、 叩击式加工、 环切加工以及螺旋加工等4种方式， 其中螺旋加工方式由 于微孔制造精度高、 锥度可控， 相对于其他几种加工方式具有明显的优势。 常用的螺旋扫描 激光加工头是通过内部光楔器件的高速协同运动， 实现激光在材料表面的螺旋运动， 从而 实现锥度可控的微 孔加工。 [0003]在现有技术中， 常用的激光螺旋扫描加工装置结构如图1所示， 包括激光器1、 反射 镜2、 平行平板3、 上偏转光楔4、 下偏转光楔5、 聚焦镜6、 运动机构8、 激光加工头控制单元9、 激光器控制单元10和螺旋扫描激光加工头11， 其上偏转光楔4、 下偏转光楔5和平行平板3 之 间的运动 关系如图2所示(图中， ΔP为位置， T为时间)， 螺旋扫描激光加工头11发出的激光 束在上述光学器件的作用下， 形成了里疏外密的螺旋扫描轨迹(如图3所示)， 由此造成了微 孔底部材 料去除深度不均匀(如图4所示)， 无法实现高精度微 孔加工， 且加工效率较低。 发明内容 [0004]本发明的目的是解决现有技术中存在的螺旋扫描轨迹不均匀， 无法实现高精度微 孔加工， 且加工效率较低的问题， 而提供一种激光螺 旋扫描轨 迹精密调控方法。 [0005]为实现上述目的， 本发明采用以下技 术方案： [0006]一种激光螺旋扫描轨迹精密调控方法， 基于一种激光螺旋扫描加工装置， 其特殊 之处在于， 按照以下步骤实施： [0007]步骤一、 将螺旋扫描激光加工头的输出端对准预定打孔位置， 控制平行平板、 上偏 转光楔、 下偏转光楔以同一初始旋转速度v1进行同步旋转， 所述初始旋转速度v1的范围为 2000rpm～3000rpm； [0008]步骤二、 控制上偏转光楔以第二速度v2、 下偏转光楔以第三速度v3为终速度进行旋 转， 且v2＞v1， v3＜v1， v2‑v1＝v1‑v3， v2＝v1+(0.1～0.6)％v1， v3＝v1‑(0.1～0.6)％v1； [0009]当上偏转光楔和下偏转光楔在旋转过程中产生的相对夹角增至α时， 65 °≤α≤ 80°， 完成激光束由最小直径至最大直径的螺 旋扫描动作； [0010]步骤三、 当激光束螺旋扫描至最大直径时， 控制上偏转光楔以第三速度v3、 下偏转 光楔以第二速度v2为终速度进行旋转； [0011]当上偏转光楔和下偏转光楔在旋转过程中产生的相对夹角减小至0 °时， 完成激光 束由最大直径至最小直径的螺 旋扫描动作； [0012]步骤四、 当激光束螺旋扫描至最小直径时， 控制上偏转光楔以第二速度v2、 下偏转说　明　书 1/4 页 3 CN 115365648 A 3