專利名稱：變焦激光加工系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及一種激光加工系統(tǒng)，尤其是涉及一種變焦激光加工系統(tǒng)。
背景技術：
燃料噴射器有時用來將高壓燃料噴進內(nèi)燃機的氣缸中。具體地說，這種高壓燃料 被引進燃料噴射器的末端。這些末端的每一個都包括一個以上的小孔。高壓燃料通過這 些小孔進入氣缸之一中。為了增強內(nèi)燃機的操作，這些小孔要精確形成以具有特定的形貌 和開口直徑。過去，這些小孔是用沖擊激光鉆孔形成的。盡管在某些應用場合是有效的，但 是，沖擊激光鉆孔所受到的限制是其可能無法在燃料噴射器末端的小孔中產(chǎn)生倒錐形(即 從大些的內(nèi)徑開始且終止于噴射器末端小些的外徑的大體上圓錐形的孔)。
2003年11月4日頒發(fā)給Patel等人的第6， 642， 477號美國專利('477專利)中 公開了在燃料噴射器末端中產(chǎn)生倒錐形小孔的嘗試。特別是，'477專利描述了一種加工工 藝，該工藝利用被引導在噴射器末端外表面上的激光束來鉆出小？L。為了產(chǎn)生倒錐形，外表 面相對激光束傾斜并繞著一軸線轉(zhuǎn)動，使得隨著整個360。轉(zhuǎn)動而形成的燒蝕區(qū)域限定出 這種倒錐形小孔。按照這種方式，每個小孔都在燃料噴射器末端壁的一側上具有比在另一 側上大的開口。 盡管'477專利中描述的加工工藝可以產(chǎn)生具有倒錐形的小孔，但是，該工藝可能 無助于防止鉆孔過程中在燒蝕區(qū)域內(nèi)的不希望的熔化。特別是，所描述的工藝可能補償不 了鉆孔過程中燒蝕區(qū)域的變化。例如，所描述的工藝補償不了外表面相對激光束焦點的平 動。此外，所描述的工藝可能補償不了部分燒蝕的材料(即沒有從燒蝕區(qū)域完全去掉的材 料)，這種材料可能阻擋激光束。這種平動和對激光束的阻擋可能降低激光束的加工能量， 造成燒蝕區(qū)域內(nèi)的熔化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述提到的一個以上的問題以及/或者本領域的其他問題。
—方面，本發(fā)明可涉及一種變焦激光加工系統(tǒng)。所述加工系統(tǒng)可包括能夠發(fā)射激 光束的激光發(fā)射器。此外，所述加工系統(tǒng)可包括能夠?qū)す馐劢沟木劢乖?。所述加?系統(tǒng)還可以包括控制器。所述控制器能夠?qū)⒓す馐劢乖诘谝唤裹c。第一焦點可以大致位 于工件的第一加工表面上?？刂破鬟€能夠確定第一加工表面相對第一焦點移動了。此外， 控制器能夠?qū)⒓す馐匦戮劢乖诘诙裹c。第二焦點可以位于第二加工表面和與所述第二 加工表面隔開的預定表面之間。 另一方面，本發(fā)明可涉及一種加工方法。所述方法可包括將激光束聚焦在第一焦 點。第一焦點可大致位于工件的第一加工表面上。所述方法還可包括確定第一加工表面相 對第一焦點移動了。此外，所述方法可包括將激光束重新聚焦在第二焦點。第二焦點可以 位于第二加工表面和與所述第二加工表面隔開的預定表面之間。
圖1是一種示例性公開的變焦激光加工系統(tǒng)的側視圖，該系統(tǒng)將激光束大致聚焦 在工件的第一加工表面上； 圖2是圖1加工系統(tǒng)的另一個側視圖，示出了激光束聚焦在預定表面和圖1的工 件的第二加工表面之間； 圖3是圖1的加工系統(tǒng)的另一個側視圖，示出了激光束大致聚焦在圖2的第二加 工表面上；以及 圖4是描述操作圖1的加工系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了一種在工件20中產(chǎn)生小孔15的變焦激光加工系統(tǒng)10。雖然所示工件 20呈圓柱形，但是應該理解，工件20可以具有其他的形狀。還應該理解，工件20和小孔15 可以比所示的更大或者更小。而且，雖然所示小孔15呈圓柱形，但是應該理解，小孔15也 可以具有別的形狀。例如，工件20可以是具有末端的燃料噴射器。而小孔15可以是穿過 該末端的錐形小孔。 加工系統(tǒng)10可包括能夠支撐工件20的基座25。加工系統(tǒng)10還可以包括能夠支 撐控制器35、激光組件40和聚焦組件45的基座30。激光組件40和聚焦組件45可以附接 到基座30?；?0可以封住并保護控制器35、內(nèi)部機構以及操作激光組件40和聚焦組件 45的電子器件?；?0能夠?qū)⒓す饨M件40和聚焦組件45安裝到臺、地面、內(nèi)墻或者本領 域已知的其他表面。 基座25可以用來在加工前或者加工過程中相對激光組件40調(diào)整工件20的姿態(tài)。 按照這里使用的，調(diào)整姿態(tài)意思是定位和/或取向。基座25可以包括具有虎鉗、套爪以及 /或者其他能夠操作以保持工件20大致不動的裝置的夾具。還有或者作為替換方式，基座 25可以包括線性和/或旋轉(zhuǎn)致動器(未示出)，用以在加工前或者加工過程中使工件20相 對激光組件40移動和/或轉(zhuǎn)動。這種線性和/或旋轉(zhuǎn)致動器可以包括例如機械式致動器、 壓電致動器、液壓致動器、機電致動器或者本領域已知的其他類型的致動器。
激光組件40可以包括框架55，框架55可以收納激光發(fā)射器60?？蚣?5可以直 接或者間接地附接到基座30，并且激光發(fā)射器60可以直接或者間接地附接到框架55。激 光發(fā)射器60可以包括超脈沖激光器、飛秒激光器或者能夠操作以加工工件20的其他激光 器。特別是，激光發(fā)射器60可以發(fā)射出激光束65，激光束65可以被引向工件20并將材料 從工件20除去。按照這里使用的，激光束65可以包括在加工工件20的過程中激光發(fā)射器 60所發(fā)射的任何以及/或者全部的激光束。激光束65的方向可以經(jīng)過一個以上的光學器 件(未示出)，這些光學器件可以彎曲、聚焦以及/或者以其它方式修正激光束65 。例如，框 架55可以收納光學器件，這些光學器件可以引導激光束65沿著軸線a射向聚焦組件45， 聚焦組件45可進一步彎曲、聚焦以及/或者以其它方式修正激光束65?？梢韵氲?，這些光 學器件是可以移動、傾斜和/或轉(zhuǎn)動的，以使軸線a移動、傾斜和/或轉(zhuǎn)動。例如，光學器 件可以繞著軸線P轉(zhuǎn)動軸線a ，軸線|3可以正交于工件20的外表面68。作為另一個例 子，這些光學器件可以使軸線a傾斜，使得軸線a與軸線|3相交。 聚焦組件45可以包括聚焦組件致動器(未示出)，聚焦組件致動器可以移動聚焦元件75。聚焦元件75可以布置在激光器組件40和工件20之間。聚焦元件75可以包括 透鏡，象例如雙凸或者平凸透鏡，其被取向成將激光束65聚焦在焦點9。聚焦元件75可以 是能夠在聚焦組件致動器的作用下沿著軸線P移動的，以選擇性地確定焦點9的位置。例 如，焦點(p可以定位在焦點CPl ，焦點(Pl可大致位于工件20的第一加工表面80上。第一加工 表面80可以是可以除去材料以產(chǎn)生小孔15的表面。第一加工表面80和外表面68可以是 共面的。作為替換方式或者還有，第一加工表面80可以是工件20上開始激光加工的表面。 作為另一個例子，如圖2所示，焦點CP可以位于焦點(P2，焦點(P2可以位于工件20的第二加工
表面85和與第二加工表面85隔開的預定表面90之間。按照這里所使用的，"在......之
間"是包含性的功能詞。換言之，焦點92可以大致位于第二加工表面85上或者預定表面90 上。第二加工表面85可以是可以除去材料以產(chǎn)生小孔15的另一表面。第二加工表面85 可以是工件20的內(nèi)表面。作為替換方式或者還有，第二加工表面85可以是隨著材料從第 一加工表面80除去而暴露出來的表面。預定表面90可以是位置在聚焦元件75下游的假 想表面。按照這里所使用的，如果激光束65在接觸或者穿過第一 目標之前接觸或者穿過第 二目標，則第一目標的位置在第二目標的下游。更具體地說，預定表面90可以設置在第二 加工表面85和聚焦元件75之間。在一些實施方式中，預定表面90和第一加工表面80可 以是共面的(即焦點9l可以大致位于預定表面90上)。在其他實施方式中，預定表面90可 以設置在第一加工表面80的上游(即焦點(Pl可以位于預定表面90的下游)。作為又一個 例子，如圖3所示，焦點CP可以位于焦點(p3處，焦點(P3可以大致位于第二加工表面85上。
聚焦組件致動器可以包括壓電致動器，其具有一列以上的壓電晶體。壓電晶體是 具有隨機磁疇取向的結構。這些隨機取向是表現(xiàn)出永久雙極性行為的正、負離子的不對稱 布局。當將電場施加到這些晶體時，象例如通過施加電流，壓電晶體隨著磁疇對齊而沿著電 場軸線伸展。這樣允許精密控制聚焦組件致動器的運動。作為替換方式，聚焦組件致動器 可以包括機械式致動器、液壓致動器、機電致動器或者本領域已知的其他類型的致動器。
聚焦組件致動器可以連接到基座30和聚焦元件75，以按照機械方式控制聚焦元 件75的運動。例如，隨著電流被施加給聚焦組件致動器的壓電晶體，聚焦組件致動器可以 伸展而將聚焦元件75移向工件20并因此移向預定表面90。相反，隨著電流從聚焦組件致 動器的壓電晶體除去，聚焦組件致動器可收縮而使聚焦元件75背離工件20并因此背離預 定表面90移動。可以想到，如果需要，聚焦組件致動器的壓電晶體是可以省略的，聚焦元件 75的運動可以用其他合適的方式控制。作為替換方式，可以想到，致動器(未示出)可以與 基座25相關聯(lián)以移動工件20。該致動器可以將工件20移向聚焦元件75并因此移向預定 表面90。該致動器還可以背離聚焦元件75并因此背離預定表面90移動工件20。
控制器35可以包括一個以上的處理器(未示出)和一個以上的存儲器(未示出)。 控制器35可以與激光組件40和聚焦組件45相關聯(lián)以改變激光束65的聚焦。特別是，控 制器35可以與各種傳感器、操作人員輸出器件以及/或者映射進行通信，以獲得并/或確 定第一加工表面80、第二加工表面85和/或預定表面90的位置。例如，控制器35可以與 操作人員交互裝置(未示出)通信，以確定第一加工表面80、第二加工表面85和/或預定 表面90的位置。作為替換方式，控制器35可以與測距儀(未示出)或者本領域已知的其 他器件通信，以確定第一加工表面80、第二加工表面85和/或預定表面90的位置。在又一 種替換方式中，控制器35可以訪問進度映射(未示出)，以確定第一加工表面80、第二加工表面85和/或預定表面90的位置。基于第一加工表面80、第二加工表面85和/或預定表 面90的位置，控制器35可以與聚焦組件致動器或者與聚焦元件75或基座25相關聯(lián)的其 他致動器通信，以相對工件20移動聚焦元件75。 圖4示出了操作加工系統(tǒng)10以在工件20中產(chǎn)生小孔15的示例性方法。圖4將 在下面的部分中進行討論，以進一步闡明加工系統(tǒng)10及其操作。
工業(yè)實用性 本發(fā)明的加工系統(tǒng)可以被用來在工件中產(chǎn)生小孔。特別是，該加工系統(tǒng)可用來發(fā) 射激光束，激光束可從工件除去材料，由此產(chǎn)生小孔。該加工系統(tǒng)可以響應于材料的除去而 改變激光束的聚焦，防止工件不希望的熔化?，F(xiàn)在將參見圖4描述這種加工系統(tǒng)的操作。
在步驟IOO，可以使用基座25來相對激光組件40調(diào)整工件20的姿態(tài)。接著，加 工系統(tǒng)IO可以產(chǎn)生小孔15。特別是，在步驟IIO，加工系統(tǒng)IO可以從第一加工表面80除 去材料(見圖l)。具體地說，激光束65可接觸并加熱第一加工表面80。 一旦達到了材料 的燒蝕溫度， 一些材料可被蒸發(fā)并從第一加工表面80去掉，部分地產(chǎn)生小孔15。其他材料 可能僅僅被部分蒸發(fā)并/或者從第一加工表面80去掉。換言之，這些材料雖然不再附在工 件20上，但可能保留在小孔15內(nèi)并阻擋激光束65。隨著材料從第一工件表面80去掉以 及/或者部分去掉，激光束65可以開始接觸位于第一加工表面80下游的另一處新暴露出 來的加工表面。換言之，加工表面(激光束65從工件20除去材料的地方)可以相對第一 加工表面80向下游移動。即，隨著材料被從工件20除去，這里被稱作第二加工表面85 (見 圖2)的工件20的新表面可以被暴露出來。加工系統(tǒng)10可以在步驟120除去被部分去掉 的材料。具體地說，激光束65可以接觸并加熱被部分去掉的材料。 一旦達到材料的燒蝕溫 度，這些被部分去掉的材料可被蒸發(fā)并從小孔15去掉，因此，不再阻擋激光束65。加工系統(tǒng) 10可以接著在步驟130從第二加工表面85除去材料(見圖3)。這種除去可以類似于從第 一加工表面80除去材料。具體地說， 一些材料可能只是被部分蒸發(fā)并/或者從第二加工表 面85去掉。于是，加工系統(tǒng)10可以重復進行步驟120 130，直到其完成小孔15的產(chǎn)生。 在每一次重復過程中，加工系統(tǒng)10可以象第一加工表面80那樣處理前面的重復過程得到 的第二加工表面85。并且，加工系統(tǒng)10可以象第二加工表面85那樣處理位于前面的重復 過程得到的第二加工表面85下游的又一個新暴露出來的加工表面。 參照步驟110描述的除去步驟可以包括子步驟。特別是，控制器35可以通過與操 作人員交互裝置通信來確定第一加工表面80的位置(子步驟140)。例如，加工系統(tǒng)10的 操作人員可以測量或者以其它方式確認第一加工表面80的位置。然后，操作人員將這個位 置輸入到操作人員交互裝置中，操作人員交互裝置可以將該位置傳送給控制器35。作為替 換方式，控制器35可以通過與測距儀通信來確定第一加工表面80的位置。具體地說，測距 儀可以確定第一加工表面80的位置，并接著將該位置傳送給控制器35。測距儀可以包括例 如激光測距儀、無線測距儀或者本領域已知的其他類型的測距儀。 基于第一加工表面80的位置，控制器35可以將激光束65聚焦在可大致位于第一 加工表面80上的焦點(P1處(子步驟150)。通過與聚焦組件致動器或者與聚焦元件75或基 座25相關聯(lián)的其他致動器通信以使聚焦元件75或者工件20中的至少一個相對彼此地移 動，控制器35可以對激光束65進行聚焦。該運動可以經(jīng)聚焦元件75相對預定表面90的 運動實現(xiàn)。例如，控制器35可以使用聚焦組件致動器來移動聚焦元件75。具體地說，如果聚焦組件致動器包括壓電致動器，則控制器35可改變施加給聚焦組件致動器的電流來移 動聚焦元件75。作為替換方式，聚焦元件75或者工件20中的至少一個相對彼此的運動可 以經(jīng)工件20相對預定表面90的運動實現(xiàn)。例如，控制器35可以使用與基座25相關聯(lián)的 致動器來移動工件20。 接下來，控制器35可以發(fā)射激光束65 (子步驟160)，激光束65可以像前面討論的 那樣從第一加工表面80除去材料?？刂破?5可以通過與激光發(fā)射器60通信來發(fā)射激光 束65。在一些實施方式中，控制器35可以在這個發(fā)射過程中繞著軸線13轉(zhuǎn)動軸線a并且 /或者傾斜軸線a使其與軸線13相交，引起焦點(Pl沿著第一加工表面80移動并產(chǎn)生出錐 形小孔15。控制器35可以通過與框架55收納的光學器件通信使得軸線a繞著軸線|3轉(zhuǎn) 動并且/或者傾斜軸線a使其與軸線13相交。 參照步驟120描述的除去步驟也可以包括子步驟。特別是，控制器35可以通過與 操作人員交互裝置通信來確定第二加工表面85的位置(子步驟170)。例如，操作人員可以 測量或者以其它方式確認第二加工表面85的位置。然后，操作人員將這個位置輸入到操作 人員交互裝置中，操作人員交互裝置可以將該位置傳送給控制器35。作為替換方式，控制器 35可以通過與測距儀通信來確定第二加工表面85的位置。具體地說，測距儀可以確定第二 加工表面85的位置，并接著將該位置傳送給控制器35。測距儀可以包括例如激光測距儀、 無線測距儀或者本領域已知的其他類型的測距儀。在又一種替換方式中，控制器35可以通 過訪問進度映射來確定第二加工表面85的位置。進度映射可以將第二加工表面85的位置 和經(jīng)過的加工時間(即所經(jīng)過的激光束65的發(fā)射時間)聯(lián)系起來。例如，該進度映射可以 通過迭代法生成。迭代法可以包括反復地發(fā)射激光束65、測量經(jīng)過的時間并測量第二加工 表面85的位置。該進度映射可依賴于工件20、激光發(fā)射器60以及/或者聚焦元件75的 性質(zhì)；工件20、激光發(fā)射器60以及/或者聚焦元件75的相對位置；以及/或者小孔15的 希望的幾何形狀。進度映射一旦生成后就可以用來加速多個小孔15的產(chǎn)生。例如，一個進 度映射可以應用于在組裝線上產(chǎn)生的所有小孔15。在產(chǎn)生這些小孔的過程中，可不需要進 行第二加工表面85的位置測量。取而代之的是，通過訪問進度映射可以預知第二加工表面 85的位置。 在子步驟170之前、之后或者同時，控制器35還可以通過與操作人員交互裝置通 信來確定預定表面90的位置(子步驟180)。例如，操作人員可以選擇預定表面90的位置。 這種選擇可以基于第一加工表面80或者第二加工表面85的位置。例如，預定表面90可以 與第一加工表面80隔開預定距離。作為替換方式，預定表面90可以與第二加工表面85隔 開預定距離。在又一種替換方式中，預定表面90和第一加工表面80可以是共面的。作為 替換方式或者還有，預定表面90和外表面68可以是共面的。操作人員可接著將該位置輸 入操作人員交互裝置中，操作人員交互裝置可以將該位置傳送給控制器35。作為替換方式， 控制器35可以通過訪問進度映射來確定預定表面90的位置。如前面討論的那樣，進度映 射可以將第二加工表面85的位置和經(jīng)過的加工時間聯(lián)系起來?？刂破?5可以基于第二加 工表面85的這個位置計算預定表面90的位置。 基于第二加工表面85和預定表面90的位置，控制器35可以將激光束65重新聚 焦在可以位于第二加工表面85和預定表面90之間的焦點(p2處(子步驟190)。通過與聚 焦組件致動器或者與聚焦元件75或基座25相關聯(lián)的其他致動器進行通信而使得聚焦元件75和工件20中的至少一個相對彼此地移動，控制器35可以對激光束65重新聚焦。這個位 置可以設置在更靠近第二加工表面85或者預定表面90處。作為替換方式，該位置可以設 置在距第二加工表面85和距預定表面90距離相等處。在一些實施方式中，焦點(P2相對預 定表面90的位置可以是隨機的。在其他實施方式中，焦點(P2相對預定表面90的位置可以 是周期性的。換言之，焦點92的相對位置在步驟120的每次重復過程中都可以有規(guī)律地變 化。在又一種實施方式中，焦點tP2相對預定表面90的位置可以是基于被部分去掉的材料的 位置。聚焦元件75或者工件20中至少一個相對彼此的運動可以經(jīng)聚焦元件75相對預定 表面90的運動實現(xiàn)。例如，控制器35可以使用聚焦組件致動器來移動聚焦元件75。具體 地說，如果聚焦組件致動器包括壓電致動器，則控制器35可改變施加給聚焦組件致動器的 電流來移動聚焦元件75。作為替換方式，聚焦元件75或者工件20中的至少一個相對彼此 的移動可以經(jīng)工件20相對預定表面90的運動實現(xiàn)。例如，控制器35可以使用與基座25 相關聯(lián)的致動器來移動工件20。 接下來，控制器35可以發(fā)射激光束65 (子步驟200)，激光束65可以如前面討論的 那樣除去被部分去掉的材料?？刂破?5可以通過與激光發(fā)射器60通信來發(fā)射激光束65。 在一些實施方式中，控制器35可以在這個發(fā)射過程中使軸線a繞著軸線|3轉(zhuǎn)動并且/或 者傾斜軸線a使其與軸線13相交，引起焦點92移動并產(chǎn)生出錐形小孔15。控制器35可 以通過與框架55收納的光學器件通信使得軸線a繞著軸線|3轉(zhuǎn)動并且/或者傾斜軸線 a使其與軸線P相交。 參照步驟130描述的除去步驟也可以包括子步驟。特別是，控制器35可以將激光 束65重新聚焦在可以大致位于第二加工表面85上的焦點93 (子步驟210)。通過與聚焦 組件致動器或者與聚焦元件75或基座25相關聯(lián)的其他致動器進行通信而使得聚焦元件75 或工件20中的至少一個相對彼此地移動，控制器35可以對激光束65重新聚焦。聚焦元件 75或者工件20中至少一個相對彼此的這種運動可以經(jīng)聚焦元件75相對預定表面90的運 動實現(xiàn)。例如，控制器35可以使用聚焦組件致動器來移動聚焦元件75。具體地說，如果聚 焦組件致動器包括壓電致動器，則控制器35可改變施加給聚焦組件致動器的電流來移動 聚焦元件75。作為替換方式，聚焦元件75或者工件20中的至少一個相對彼此的移動可以 經(jīng)工件20相對預定表面90的運動實現(xiàn)。例如，控制器35可以使用與基座25相關聯(lián)的致 動器來移動工件20。 接下來，控制器35可以發(fā)射激光束65 (子步驟220)，激光束65可以像前面討論的 那樣將材料從第二加工表面85除去?？刂破?5可以通過與激光發(fā)射器60通信來發(fā)射激 光束65。在一些實施方式中，控制器35可以在這個發(fā)射過程中使軸線a繞著軸線|3轉(zhuǎn)動 并且/或者傾斜軸線a使其與軸線13相交，引起焦點(P3移動并產(chǎn)生出錐形小孔15。控制 器35可以通過與框架55收納的光學器件通信使得軸線a繞著軸線|3轉(zhuǎn)動并且/或者傾 斜軸線a使其與軸線13相交。接著，控制器35可以往回進行到步驟120，并象第一加工表 面80那樣處理第二加工表面85。 可以想到，通過重復進行步驟120 130，控制器35可以完成小孔15的產(chǎn)生。這 樣做，控制器35通過隨著材料從工件20的除去重新聚焦激光束65可以防止工件20的不期 望熔化。這種重新聚焦可以有助于激光束65加工能力的最大化。S卩，這種方式通過加快材 料加熱的速度可以有助于材料從第二加工表面85蒸發(fā)和/或去掉速度的最大化。特別是，可以想到，通過防止被部分去掉的材料阻擋激光束65，重新聚焦可以加快材料加熱的速度。 具體地說，將激光束65重新聚焦在焦點(P2可以造成激光束65接觸并加熱被部分去掉的材 料。 一旦達到了被部分去掉的材料的燒蝕溫度，被部分去掉的材料可以蒸發(fā)并被從小孔15 去掉，這樣，該材料就不會再阻擋激光束65接觸第二加工表面85。接下來，將激光束65重 新聚焦在焦點(P3可以最大化從激光束65向第二加工表面85傳遞的能量的量，加快材料加 熱的速度。 一旦達到了該材料的燒蝕溫度，該材料可以蒸發(fā)并從第二加工表面85去掉。于 是，加快材料的加熱速度通過提高從小孔15除去材料的速率可以減少材料在小孔15內(nèi)熔 化的可能性。對于本領域技術人員而言清楚的是，可以對本發(fā)明的加工系統(tǒng)和方法作出各 種修改和變型。通過對說明書以及本發(fā)明加工系統(tǒng)的實踐的思考，其他的實施方式對于本 領域技術人員而言也是清楚的。例如，雖然針對用來在燃料噴射器末端中產(chǎn)生小孔進行了 描述，但是，可以想到，如果需要，作為替換方式或者還有，加工系統(tǒng)10可以用來在象例如 渦輪葉片或電路板等其他部件中產(chǎn)生小孔。這里的意圖在于，說明書和舉例應該被看作只 是示例性的，真實的范圍由權利要求及其等同物指明。
權利要求
一種變焦激光加工系統(tǒng)(10)，包括能夠發(fā)射激光束(65)的激光發(fā)射器(60)；能夠?qū)λ黾す馐?65)進行聚焦的聚焦元件(75)；以及控制器(35)，所述控制器能夠?qū)⑺黾す馐劢乖诘谝唤裹c()處，所述第一焦點大致位于工件(20)的第一加工表面(80)上；確定所述第一加工表面相對所述第一焦點移動了；以及將所述激光束重新聚焦在第二焦點()處，所述第二焦點位于第二加工表面(85)和與所述第二加工表面隔開的預定表面(90)之間。FPA00001026237000011.tif,FPA00001026237000012.tif
2. 如權利要求1所述的加工系統(tǒng)，進一步包括能夠使所述聚焦元件相對所述工件移動的致動器，其中所述控制器與所述致動器通信；以及所述聚焦和所述重新聚焦的每個都包括所述聚焦元件或所述工件中至少一個相對彼此移動。
3. 如權利要求2所述的加工系統(tǒng)，其中，所述致動器進一步能夠使所述聚焦元件相對所述預定表面移動，其中，所述聚焦元件或所述工件中至少一個相對彼此移動包括所述聚焦元件相對所述預定表面移動。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的加工系統(tǒng)，其中，所述控制器進一步能夠?qū)⑺黾す馐匦戮劢乖诘谌裹c(<P3)處，所述第三焦點大致位于所述第二加工表面上。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的加工系統(tǒng)，其中，所述控制器進一步能夠在將所述激光束聚焦在所述第一焦點處之后發(fā)射所述激光束，其中，確定所述第一加工表面移動了包括基于所述激光束發(fā)射的時間預測所述第一加工表面移動了 ；以及接下來在將所述激光束重新聚焦在所述第二焦點處之后發(fā)射所述激光束。
6. —種燃料噴射器末端小孔的加工系統(tǒng)，包括根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的加工系統(tǒng)，其中，所述工件為燃料噴射器末端的形式；以及能夠相對所述激光發(fā)射器調(diào)整所述工件姿態(tài)的基座(25)。
7. —種加工方法，包括將激光束(65)聚焦在第一焦點((pl)處，所述第一焦點大致位于工件(20)的第一加工表面(80)上;確定所述第一加工表面相對所述第一焦點移動了 ；以及將所述激光束重新聚焦在第二焦點(92)處，所述第二焦點位于第二加工表面(85)和與所述第二加工表面隔開的預定表面(90)之間。
8. 如權利要求7所述的方法，其中，所述聚焦和所述重新聚焦的每個都包括聚焦元件(75)或所述工件中至少一個相對彼此移動，所述聚焦元件能夠?qū)λ黾す馐M行聚焦。
9. 如權利要求8所述的方法，其中，所述聚焦元件或所述工件中至少一個相對彼此移動包括所述聚焦元件相對所述預定表面運動。
10. 如權利要求7至9中任一項所述的方法，進一步包括將所述激光束重新聚焦在第三焦點((p3)處，所述第三焦點大致位于所述第二加工表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變焦激光加工系統(tǒng)(10)。所述加工系統(tǒng)具有能夠發(fā)射激光束(65)的激光發(fā)射器(60)。此外，所述加工系統(tǒng)具有能夠?qū)す馐劢沟木劢乖?75)。所述加工系統(tǒng)還具有控制器(35)。所述控制器能夠?qū)⒓す馐劢乖诘谝唤裹c處。第一焦點大致位于工件(20)的第一加工表面(80)上?？刂破鬟€能夠確定第一加工表面相對第一焦點移動了。此外，控制器能夠?qū)⒓す馐匦戮劢乖诘诙裹c處。第二焦點位于第二加工表面(85)和與所述第二加工表面隔開的預定表面(90)之間。
文檔編號B23K26/38GK101795811SQ200880103092
公開日2010年8月4日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權日2007年8月15日
發(fā)明者C·C·黃, 胡兆力 申請人:卡特彼勒公司