本发明涉及微小孔超快精密加工，具体涉及一种基于双光楔结构的零锥度微小孔超快激光精密加工设备。
背景技术：
1、超快激光加工具有以下特点：高能量密度，激光能在极短的时间内将能量集中在一个小区域，实现精细加工；热影响区小，由于加工时间短，对材料的热影响小，避免了加工过程中的热损伤；无飞溅无熔渣，加工过程中不会产生飞溅和熔渣，保证了加工表面的清洁度；无需特殊气体环境，相较于某些传统加工技术，超快激光加工无需在特殊的气体环境下进行；加工精度高，双光子聚合加工精度甚至可达亚微米级。
2、具体应用领域如航空发动机热端部件气膜孔加工领域，该领域对孔的精度以及其它方面有十分严格的要求，而激光的加工特性与其要求有良好的适应性。具体要求如：1)孔径与数量：涡轮叶片气膜冷却孔直径一般在0.25～0.5mm之间，每个叶片上分布有数十至数百个孔，且大部分位于涡轮叶片前缘、叶身型面等部位，空间位置分布复杂；2)加工精度与质量：气膜孔加工技术要求无重铸层、无微裂纹，孔边缘不发黄、不发黑，孔径的正负差需控制在极小的范围内，激光打孔技术能实现正负差控制在几丝范围；3)材料特性：涡轮叶片通常采用铸造高温合金等难加工材料，加工后不允许有重铸层、微裂纹及尖边，因此加工难度大；4)加工环境：加工过程中需确保叶片的位置和角度正确，固定在加工设备的工作台上。对于此类加工要求的应用场景，开发基于超快激光的高精度孔类特征加工平台的设备是具有重大现实意义的。
3、现有常见激光旋切加工的装备通常有振镜扫描式打孔系统、道威棱镜旋转扫描加工系统等。振镜扫描式打孔系统，打孔范围大振镜系统可以灵活调整激光束的偏转角度和运动方向，实现复杂图形的打孔加工，满足多样化的加工需求；但是振镜激光打孔设备通常价格较高，对于小型企业或个人用户来说可能存在一定的经济压力，由于机械分辨率的限制使得振镜扫描系统很难对直径小于0.2mm的微孔进行精密加工。道威棱镜旋转扫描加工系统(公开号为cn202110852429.3、名称为一种基于激光旋切的方孔加工方法及系统)，由于道威棱镜结构特点，输出光束的转速达棱镜转速的两倍；但由于道威棱镜结构沿轴向不对称，当棱镜高速转动时，由于质量分布不均匀，难以实现动平衡，使设备发生震动，影响加工质量，因此需要使用复杂的补偿光学系统来补偿系统的制造和安装误差，实现动平衡；这不仅大大增加了系统的体积和重量，还增加了系统的制造难度。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种基于双光楔结构的零锥度微小孔超快激光精密加工设备，可以通过内部双光楔结构以及聚焦透镜自动调节控制加工孔径的大小和深度，结构简单，价格低廉，实现高几何精度微小孔高效率加工。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、一种基于双光楔结构的零锥度微小孔超快激光精密加工设备，包括筒体外壳100，筒体外壳100下方连接有金属锥筒喷嘴300；筒体外壳100内部下端连接有下光楔结构200，下光楔结构200和伺服电机同步带传动机构700连接；和下光楔结构200配合形成双光楔结构的上光楔结构400连接在筒体外壳100内部上方，上光楔结构400和一维自动往复平移台500连接；上光楔结构400的上方设有正透镜平台结构600；一维自动往复平移台500、正透镜平台结构600、伺服电机同步带传动机构700和计算机800连接。
4、所述的下光楔结构200包括用于偏转激光束的下光楔202，下光楔202连接在下光楔旋转保持架201上。
5、所述的上光楔结构400用于偏转激光束的上光楔401，上光楔401连接在上光楔旋转保持架402上。
6、下光楔旋转保持架201分别通过深沟球轴承a 101与深沟球轴承b 102连接在筒体外壳100上，下光楔旋转保持架201内上部连接上光楔结构400。
7、所述金属锥筒喷嘴300包括保护气体的的辅助气体入口301，辅助气体入口301外侧设有用以隔绝外部环境保护内部设备的保护镜片302。
8、所述的一维自动往复平移台500包括步进电机驱动的丝杠机构502，步进电机驱动的丝杠机构502由计算机800控制，步进电机驱动的丝杠机构502和运动平台503连接，运动平台503经深沟球轴承c 501和上光楔结构400连接，步进电机转动带动双光楔结构之间的距离改变。
9、所述的正透镜平台结构600包括由计算机800控制的往复平移台602，往复平移台602上连接有正透镜601，激光束发出后由正透镜601聚焦到加工平面上。
10、由步进电机驱动的丝杠机构502的往复运动带动上光楔结构400上下移动，从而改变两光楔间的间距，控制由正透镜602出射的激光束产生一定量的横向偏移。
11、所述的伺服电机同步带传动机构700包括由计算机800控制的伺服电机701，伺服电机701和同步带机构702连接，同步带机构702连接下光楔结构200并使下光楔结构200与上光楔结构400同步旋转，实现激光旋切加工。
12、和现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过一维自动往复平移台中步进电机转动的角度带动丝杠机构运动，进而控制两光楔之间的距离，进而精密控制由正透镜出射激光束的横向移动，实现精密零锥度微小孔加工；伺服电机同步带驱动机构带动双光楔结构高速转动，转速可调，实现激光束旋转，进行旋切加工；双光楔系统的设计，激光束的横向偏移距离至于光楔的楔角以及两光楔之间的距离有关，故轴向和径向安装的精度要求不高；金属锥筒喷嘴可通过辅助气体入口向激光通路中通入高压氮气或其他惰性气体，防止空气中的杂质微粒影响激光加工效果，计算机利用上位机程序和运动控制卡控制三电机的运动，操作简单。本发明结构简单，价格低廉。
1.一种基于双光楔结构的零锥度微小孔超快激光精密加工设备，包括筒体外壳(100)，其特征在于：筒体外壳(100)下方连接有金属锥筒喷嘴(300)；筒体外壳(100)内部下端连接有下光楔结构(200)，下光楔结构(200)和伺服电机同步带传动机构(700)连接；和下光楔结构(200)配合形成双光楔结构的上光楔结构(400)连接在筒体外壳(100)内部上方，上光楔结构(400)和一维自动往复平移台(500)连接；上光楔结构(400)的上方设有正透镜平台结构(600)；一维自动往复平移台(500)、正透镜平台结构(600)、伺服电机同步带传动机构(700)和计算机(800)连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的下光楔结构(200)包括用于偏转激光束的下光楔(202)，下光楔(202)连接在下光楔旋转保持架(201)上。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：下光楔旋转保持架(201)分别通过深沟球轴承a(101)与深沟球轴承b(102)连接在筒体外壳(100)上，下光楔旋转保持架(201)内上部连接上光楔结构(400)。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的上光楔结构(400)用于偏转激光束的上光楔(401)，上光楔(401)连接在上光楔旋转保持架(402)上。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述金属锥筒喷嘴(300)包括保护气体的的辅助气体入口(301)，辅助气体入口(301)外侧设有用以隔绝外部环境保护内部设备的保护镜片(302)。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的一维自动往复平移台(500)包括步进电机驱动的丝杠机构(502)，步进电机驱动的丝杠机构(502)由计算机(800)控制，步进电机驱动的丝杠机构(502)和运动平台(503)连接，运动平台(503)经深沟球轴承c(501)和上光楔结构(400)连接，步进电机转动带动双光楔结构之间的距离改变。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的正透镜平台结构(600)包括由计算机(800)控制的往复平移台(602)，往复平移台(602)上连接有正透镜(601)，激光束发出后由正透镜(601)聚焦到加工平面上。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于：由步进电机驱动的丝杠机构(502)的往复运动带动上光楔结构(400)上下移动，从而改变两光楔间的间距，控制由正透镜(602)出射的激光束产生一定量的横向偏移。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的伺服电机同步带传动机构(700)包括由计算机(800)控制的伺服电机(701)，伺服电机(701)和同步带机构(702)连接，同步带机构(702)连接下光楔结构(200)并使下光楔结构(200)与上光楔结构(400)同步旋转，实现激光旋切加工。
