(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 202210959319.1 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 中国科学院宁波材 料技术与工程研 究所 地址 315201 浙江省宁波市镇海区庄市大 道519号 (72)发明人 陈晓晓　陈涛　张文武　 (74)专利代理 机构 南京利丰知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32256 专利代理师 赵世发 (51)Int.Cl. B23K 26/06(2014.01) B23K 26/08(2014.01) B23K 26/36(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 大幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工 设备及方法 (57)摘要 本发明公开了一种大幅面旋转激光高分辨 率的精密激光加工设备及方法。 所述精密激光加 工设备包括旋转式激光加工单元、 运动发生单 元、 振动发生单元、 控制单元， 所述控制单元与所 述旋转式激光加工单元、 运动发生单元、 振动发 生单元连接， 并至少用于调控所述旋转式激光加 工单元、 运动发生单元、 振动发生单元的工作状 态。 本发明实施例提供的一种精密激光加工设 备， 可以实现大幅面激光加工的速度提升、 加工 精度控制、 质量保证等效果， 同时提高加工分辨 率。 权利要求书2页 说明书12页 附图9页 CN 115255614 A 2022.11.01 CN 115255614 A 1.一种大幅面旋转激光高分辨 率的精密激光加工设备， 其特 征在于包括： 旋转式激光加工单元， 至少用于提供由激光光束形成的多个旋转式激光光斑对工件进 行激光加工； 运动发生单元， 至少用于驱使所述光斑与所述工件沿一三维坐标系的x、 y、 z轴中的至 少一者发生相对运动； 振动发生单元， 至少用于驱使所述工件与所述光斑沿所述三位坐标系内的xy平面方向 发生相对 振动； 控制单元， 至少与所述旋转式激光加工单元、 运动发生单元、 振动发生单元连接， 并至 少用于调控所述旋转式激光加工单 元、 运动发生单 元、 振动发生单 元的工作状态。 2.根据权利要求1所述的大 幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工设备， 其特征在于： 所述旋转式激光加工单元包括激光光源以及依 次设置在激光光源提供的激光光束光路上 的光束整 形器、 激光扩束镜、 激光反射镜、 光场调制器、 微透镜阵列组件， 所述微透镜阵列组 件包括多个微透镜， 所述微透镜阵列 组件与所述光场调制器转动连接， 并能够相对于所述 光场调制器绕自身轴线旋转； 以及， 第一驱动机构， 所述第 一驱动机构与所述微透镜阵列组件传动连接， 并用于驱使 所述微透镜阵列组件绕自身的轴线旋转， 以使所述激光光束 形成的多个光斑能够绕 自身轴 线旋转。 3.根据权利要求2所述的大 幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工设备， 其特征在于： 所述旋转式激光加工单元还包括激光水冷机构， 所述激光水冷机构与所述激光光源导热连 接。 4.根据权利要求2所述的大 幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工设备， 其特征在于： 所述旋转式激光加工单元还包括透镜冷却机构， 所述透镜冷却机构与所述微透镜阵列组件 导热连接， 并至少用于对所述 微透镜阵列组件进行冷却降温。 5.根据权利要求1所述的大 幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工设备， 其特征在于： 所述运动发生单元包括第二驱动机构， 所述第二驱动机构与旋转式激光加工单元或者工件 传动配合， 并用于驱使所述旋转式激光加工单 元或者工件沿所述 三维坐标系的x轴运动； 和/或， 所述运动发生单元还包括第 三驱动机构， 所述第 三驱动机构与旋转式激光加工 单元或者工件传动配合， 并用于驱使 所述旋转式激光加工单元或者工件沿所述三 维坐标系 的y轴运动； 和/或， 所述运动发生单元还包括第四驱动机构， 所述第四驱动机构与旋转式激光加工 单元或者工件传动配合， 并用于驱使 所述旋转式激光加工单元或者工件沿所述三 维坐标系 的z轴运动。 6.根据权利要求1或5所述的大幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工设备， 其特征在 于： 所述运动发生单 元还用于驱使所述工件绕至少一旋转轴线旋转； 优选的， 所述运动发生单元还包括第五驱动机构， 所述第五驱动机构与所述工件传动 配合， 并用于驱使所述工件绕所述 三维坐标系的z轴旋转。 7.根据权利要求1所述的大 幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工设备， 其特征在于： 所述振动发生单元包括振动发生机构， 所述振动发生机构用于驱使所述旋转式激光加工单 元或者工件沿所述 三维坐标系的xy平面内振动。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115255614 A 28.一种大幅面旋转激光高分辨 率的精密激光加工方法， 其特 征在于包括： 提供权利要求1 ‑7中任一项所述的大幅面旋转激光高分辨 率的精密激光加工设备； 以旋转式激光加工单 元提供的旋转式激光 光斑对工件的加工面进行激光加工 。 9.根据权利要求8所述的大 幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工方法， 其特征在于， 还包括： 在以旋转式激光光斑对工件的加工面进行激光加工过程中， 使所述旋转式激光光斑绕 自身轴线旋转或绕一旋转轴线旋转。 10.根据权利要求8或9所述的大幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工方法， 其特征 在于， 所述的旋转式选区表面处理激光加工方法还包括： 以运动发生单元驱使所述旋转式 激光光斑与所述工件沿一 三维坐标系的x、 y、 z轴中的至少一 者产生相对运动； 和/或， 所述的大幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工方法还包括： 以运动发生单元 驱使所述工件绕所述 三维坐标系的z轴旋转； 和/或， 所述的大幅面旋转激光高分辨率的精密激光加工方法还包括： 以振动发生单元 驱使所述工件与所述旋转式激光 光斑沿所述 三维坐标系内的xy平面方向产生相对 振动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115255614 A 3