(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 202211407738.0 (22)申请日 2022.11.10 (71)申请人 泉州师范学院 地址 362000 福建省泉州市丰泽区东海大 街398号 (72)发明人 吴志伟　林永彬　苏子生　王锋　 黄利文　姚广平　 (74)专利代理 机构 泉州商正智慧专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 35276 专利代理师 周康 (51)Int.Cl. B23K 26/382(2014.01) B23K 26/06(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种精密激光深孔加工装置及加工方法 (57)摘要 本发明提供了一种精密激光深孔加工装置 及加工方法， 涉及激光加工技术领域。 精密激光 深孔加工装置包括激光器、 环焦抛物面反射镜、 锥筒内反射镜、 45 °全反射镜、 直线丝杆步进电机 和工作台面； 激光器、 环焦抛物面反射镜、 锥筒内 反射镜、 直线丝杆步进电机和45 °全反射镜沿着 光轴依次同轴设置； 工作台面设置在45 °全反射 镜的反射面下方； 直线丝杆步进电机的直线丝杆 与环焦抛物面反射镜相连接。 本发明的优点在 于： 能够在不降低打孔效率的基础上， 有效改善 传统高斯型光束在深孔加工中存在的深孔边缘 不光滑、 具有锥度的问题； 且能够很好的适应不 同孔径的加工需求。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115446481 A 2022.12.09 CN 115446481 A 1.一种精密激光深孔加工装置， 其特征在于： 包括激光器、 环焦抛物面反射镜、 锥筒内 反射镜、 45 °全反射镜、 直线丝杆步进电机和工作台面； 所述激光器、 环焦抛物面反射镜、 锥筒内反射镜、 直线丝杆步进电机和45 °全反射镜沿 着光轴依次同轴设置， 所述激光器发射的高斯光束在经过所述环焦抛物面反射镜和锥筒内 反射镜的反射后产生空心环状光束； 所述工作台面设置在所述45 °全反射镜的反射面下方， 并通过所述45 °全反射镜将产生的空心环状光束引导至所述工作台面； 所述直线丝杆步进 电机的直线丝杆与所述环焦抛物面反射镜相连接 。 2.如权利要求1所述的一种精密激光深孔加工装置， 其特征在于： 所述环焦抛物面反射 镜与锥筒内反射镜之间的参数匹配关系和位置关系满足如下要求： （1） 所述激光器的输出中心对准所述环焦抛物面反射镜的尖顶； （2） 所述锥筒内反射镜的窄口端为 光束入射 面， 宽口端为 光束出射 面； （3） ， ； 其中，  ， 是环焦抛物面反射镜的母线的焦 准距， 是环焦抛物面反射镜的母线焦点到环焦抛物面反射镜的对称轴的距离， 是锥筒 内反射镜的底角， 是锥筒内反射镜的宽口端的底面内半径。 3.如权利要求1所述的一种精密激光深孔加工装置， 其特征在于： 所述环焦抛物面反射 镜为轴对称结构， 环焦抛物面反射镜的母线为抛物线的一部分； 所述环焦抛物面反射镜的 对称轴与抛物线准线相垂直； 所述环焦抛物面反射镜的母线焦点位于环焦抛物面反射镜的 外侧， 且所述环焦抛物面反射镜的母线焦点到环焦抛物面反射镜的对称轴之间的距离大于 所述环焦抛物面反射镜的母线上任意 一点到环焦抛物面反射镜的对称轴之间的距离 。 4.如权利要求1所述的一种精密激光深孔加工装置， 其特征在于： 所述锥筒内反射镜呈 空心的轴对称结构； 所述锥筒内反射镜的内表面 为圆锥面的一部分， 并且作为 光束反射 面。 5.如权利要求1所述的一种精密激光深孔加工装置， 其特征在于： 还包括设置在所述锥 筒内反射镜与45 °全反射镜之间的支撑架； 所述直线丝杆步进电机安装在所述支撑架上， 所 述直线丝杆步进电机的直线丝杆穿过支撑架并与所述环焦抛物面反射镜的底部中间粘结 连接， 并通过所述直线丝杆步进电机驱使 所述环焦抛物面反射镜沿着光轴方向进 行移动调 节。 6.如权利要求5所述的一种精密激光深孔加工装置， 其特征在于： 所述支撑架为轴对称 结构； 所述支撑架包括金属内框、 金属外框和连接在所述金属内框与金属外框之间的光学 玻璃； 所述 直线丝杆步进电机的直线丝杆穿过 所述金属内框； 所述金属外框的内侧到对称轴之间的距离大于所述锥筒内反射镜的宽口端的底面内 半径； 所述金属内框的外侧到对称轴之 间的距离小于等于所述环焦抛物面反射镜的底部半 径。 7.如权利要求1所述的一种精密激光深孔加工装置， 其特征在于： 所述环焦抛物面反射 镜和锥筒内反射镜均采用金属材料制作而成， 反射面均进行光学抛光， 且反射面上镀有增 反膜。 8.如权利要求1所述的一种精密激光深孔加工装置， 其特征在于： 还包括控制所述工作权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115446481 A 2台面沿着空心 环状光束的传播方向进行位置调整的控制设备。 9.一种基于权利要求1 ‑8任意一项所述精密激光深孔加工装置的加工方法， 其特征在 于： 所述精密激光深孔加工装置的加工方法包括如下步骤： 利用激光器发射高斯 光束到环焦抛物面反射镜的尖顶； 根据斯涅尔定律， 利用环焦抛物面反射镜将入射的高斯光束反射至锥筒内反射镜， 再 由锥筒内反射镜将高斯光束反射至45 °全反射镜， 经过环焦抛物面反射镜和锥筒内反射镜 的两次反射作用， 将 高斯光束由实心光束变换成空心环状光束， 且高斯光束中光强最强的 中心光线被变换到空心环状光束的外侧边缘， 高斯光束中光 强最弱的边缘光线被变换到空 心环状光束的内侧边 缘； 利用45°全反射镜将空心环状光束引导至工作台面， 以实现对工作台面上的待加工材 料进行深孔加工 。 10.如权利要求9所述的精密激光深孔加工装置的加工方法， 其特征在于： 所述精密激 光深孔加工装置的加工方法还 包括： 利用直线丝杆步进电机驱使环焦抛物面反射镜沿着光轴方向进行移动调节， 将空心环 状光束的半径调整至深孔所需的孔径。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115446481 A 3