用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置.pdf

本发明提供一种用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置，包括皮秒激光器、校准系统和螺旋光学加工系统，皮秒激光器的输出端布置有第一反射镜，第一反射镜衔接第二反射镜，第二反射镜的输出端设置光闸，光闸的输出端连接有扩束镜，扩束镜的输出端衔接有第三反射镜，第三反射镜通过校准系统与螺旋光学加工系统相衔接。该装置适用于加工喷油嘴微孔，加工所产生的热效应小，喷孔边缘光滑，内壁无毛刺，加工效率及精度高，喷孔直径大小可调，最小可达60um；形状可保证为圆柱形，其径深比可达1∶20，大大提高喷孔加工精度与质量。

1.  用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置，包括皮秒激光器、校准系统和螺旋光学加工系统，其特征在于：所述皮秒激光器的输出端布置有第一反射镜，第一反射镜衔接第二反射镜，第二反射镜的输出端设置光闸，光闸的输出端连接有扩束镜，扩束镜的输出端衔接有第三反射镜，第三反射镜通过校准系统与螺旋光学加工系统相衔接。

2.  根据权利要求1所述的用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置，其特征在于：所述皮秒激光器输出的激光为皮秒级绿色激光，波长为532nm。

3.  根据权利要求1所述的用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置，其特征在于：所述扩束镜的放大倍率为3～10倍可调。

用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置
技术领域
本发明涉及一种皮秒激光加工装置，用于加工喷油嘴上的微孔。
背景技术
喷油器装在发动机气缸盖上，作用是将燃油雾化成较细的颗粒，并喷入到燃烧室中和空气形成良好的可燃混合汽，从而提高燃烧效率。喷油器由上部的喷油器体和下部的喷油嘴组成，高压燃油经喷油器体从喷油嘴上小孔出射形成雾化颗粒，颗粒大小由燃油压力与小孔直径决定，因而小孔的质量对最终的燃烧效率有至关重要的作用。根据喷油嘴种类的不同，其小孔的形状也不同。小孔直径在0.15～1mm之间，目前常用喷油嘴上的小孔直径一般在0.15～0.55mm之间，小孔深度小于1mm，小孔数量小于15个。
目前，现有的机械加工技术在材料上打微型小孔一般只能加工孔径大于0.25mm的小孔，利用高端机械钻孔机虽然可以钻孔径0.1mm左右的孔，但其缺点在于价格昂贵、寿命较短，难以加工硬质合金，加工后的小孔内壁有毛刺等缺点。电火花加工技术也常用来加工小孔。电火花技术可加工直径0.1mm以下的微孔，其加工精度较高。缺点在于速度慢，电极寿命短且越小成本越高。目前激光已被应用在微孔加工领域。利用光学系统可以将激光聚焦到小于0.01mm的光点，光点处的功率密度可达到10⁹W/cm²，加工时材料被熔化、汽化，从而形成小孔。相比于机械与电火花加工方式，激光加工技术有着显著的优势：其加工速度快，每秒钟可加工上千个孔，且孔一致性较好；成本较低，无工具损耗；寿命长，工作稳定。目前工业上激光钻微孔普遍使用的是光脉冲宽度为纳秒(10^-9s)的激光器。由于纳秒激光器所产生的光脉冲宽度为纳秒级，与材料相互作用时热效应明显，孔边缘出现不光滑、烧焦、崩口、热裂纹等现象，导致加工精度降低。此外，通常使用的振镜扫描式光学系统虽然可加工0.1mm左右的微孔，但其缺点在于加工效率低，所能加工的小孔径深比有限，无法加工较深的小孔。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置，旨在有效提高加工效率，增加喷孔径深比，提高喷孔加工精度与质量。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置，包括皮秒激光器、校准系统和螺旋光学加工系统，特点是：所述皮秒激光器的输出端布置有第一反射镜，第一反射镜衔接第二反射镜，第二反射镜的输出端设置光闸，光闸的输出端连接有扩束镜，扩束镜的输出端衔接有第三反射镜，第三反射镜通过校准系统与螺旋光学加工系统相衔接。
进一步地，上述的用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置，所述皮秒激光器输出的激光为皮秒级绿色激光，波长为532nm。
更进一步地，上述的用于喷油嘴微孔加工的皮秒激光加工装置，所述扩束镜的放大倍率为3～10倍可调。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明采用波长为532nm、光脉冲宽度为皮秒级的激光器与螺旋光学加工系统相结合组成加工装置，用于加工喷油嘴微孔，加工所产生的热效应小，喷孔边缘光滑，内壁无毛刺，加工效率及精度高。喷孔直径大小可调，最小可达60um；形状可保证为圆柱形，其径深比可达1：20。显著减少了加工过程中的热效应，提高加工效率，大大改善喷孔加工精度与质量。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明光路结构的示意图；
图2：本发明装置的结构示意图。
图中各附图标记的含义见下表：