本发明涉及激光加工，特别涉及一种螺旋间歇式激光微孔加工方法及装置。
背景技术：
1、激光微孔加工具有速度快、效率高、成本低、精度高和绿色环保等优点，适用于高温合金、陶瓷复合等材料的复杂加工。在激光加工过程中，孔壁上容易出现重铸层和氧化层，形成裂纹以及热量堆积材料变形。超快激光的脉冲时间极短，达到皮秒、飞秒的量级，在相同的单脉冲能量下，可获得极大提升的峰值功率，使得其与材料的相互作用机理发生了根本改变，去除材料过程不再是热熔过程，从理论上可以实现高精度、无热影响区、无微裂纹的高质量微孔加工，但试验发现超快激光并不能完全实现真正的“冷加工”。单纯降低脉宽到皮秒乃至飞秒级别，仍难以有效防止热影响区、孔隙及微坑的产生，并且可能出现由偏振导致的微孔形状变形、锥度大等问题，加工效率较低。
2、目前，微孔的加工尺寸不断减小，由微米级减小至亚微米级，甚至纳米级。常规激光打孔工艺存在微孔几何形状的优化困难，材料变形导致尺寸精度，效果一致性差问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种螺旋间歇式超快激光微孔加工方法及装置，采用螺旋圆加工一层激光停顿一段时间再螺旋加工直至形成通孔，能够加工出圆度高的大面积微孔阵列，在保证微孔尺寸精度的同时提高了加工质量和稳定性。具体技术方案如下：
2、一种螺旋间歇式激光微孔加工方法，所述方法包括以下步骤：
3、s1、将加工样品固定于工作台上，对激光加工系统的工艺参数进行设置后，控制超快激光器开启；
4、s2、超快激光器的激光光束经传输后聚焦至工作台上；
5、s3、控制工作台带动加工样品移动，使激光光束聚焦点位于待加工样品上；
6、s4、开启激光加工程序，根据步骤s1中设置的工艺参数采用间歇式的等间距螺旋线旋切扫描方式进行微孔加工；
7、s5、完成一个微孔加工后，控制工作台移动至下一个微孔的加工位置，重复步骤s3～s4,直至所有的微孔加工完成。
8、进一步的，所述步骤s1中的工艺参数包括激光单脉冲能量、脉冲重复频率、螺旋圆内圈直径，螺旋圆外圈直径、螺距、振镜扫描速度、单层扫描次数、总扫描次数及激光停留时间。
9、进一步的，所述步骤s2具体包括：超快激光器的激光光束经过扩束镜、四分之一波片等光学镜片后进入扫描振镜，通过扫描振镜后再经过聚焦镜聚焦后,最终激光光束的焦点聚焦至工作台上。
10、进一步的，所述步骤s4具体包括：扫描振镜按照预设的扫描轨迹控制激光光束运动，使具有一定能量分布的激光聚焦点能够在加工样品上进行螺旋旋转，通过等间距螺旋线旋切扫描方式进行打孔一定周期后，激光关光停留一段时间，再次等间距螺旋线旋切扫描打孔一定周期，激光关光停留一段时间，如此循环，直至微孔出入口形貌和尺寸满足加工要求。
11、进一步的，所述步骤s4还包括：在打孔过程中，除尘设备通过负压系统吸附加工过程中的烟雾和粉尘；冷却水循环单元的超纯水经过高压水泵输送到工作台腔体内，从工作台侧边水管流回循环系统，维持工作台的温度恒定。
12、本发明还提供了一种螺旋间歇式激光微孔加工装置，用于实现上述螺旋间歇式激光微孔加工方法，所述装置包括超快激光器、与所述超快激光器的出光端相对设置的光路传输单元、设置在所述光路传输单元出光端的除尘设备、与所述光路传输单元的出光端正对设置的水冷工作台、位于所述水冷工作台下方的三维运动平台及放置在所述三维运动平台一侧且与所述水冷工作台通过水管连接的冷却水循环单元，还包括加工控制单元，所述加工控制单元与所述超快激光器、所述光路传输单元和所述三维运动平台连接；
13、所述超快激光器用于出射超快脉冲激光；所述光路传输单元用于传输脉冲激光使脉冲激光束聚焦于所述水冷工作台上；所述除尘设备用于在激光加工过程中吸附烟雾和粉尘；水冷工作台用于在激光加工过程中降低材料温度和防止热变形；冷却水循环单元用于维持所述水冷工作台的温度恒定；所述三维运动平台用于将加工样品调节至聚焦光束的位置；所述加工控制单元用于向超快激光器、扫描振镜和三维运动平台发送控制指令，控制超快激光器开光、关光以及稳定输出，控制光路传输单元的扫描振镜发生角度偏转，使三维运动平台按控制指令运动。
14、进一步的，所述光路传输单元包括顺次连接的扩束镜、四分之一玻片、扫描振镜和聚焦镜，所述扩束镜、所述四分之一玻片和所述扫描振镜与所述超快激光器的发射激光中心处于同一水平线上，所述聚焦镜与所述扫描振镜同轴设置。
15、进一步的，所述水冷工作台的上表面有微通孔，所述微通孔通过气管与负压吸附系统连接；所述水冷工作台的中间腔体部分水平布置有呈u形排布的水槽，所述水槽两端通过水管与所述冷却水循环单元连接。
16、进一步的，所述三维运动平台包括x轴方向运动模组、y轴方向运动模组和z轴方向运动模组，所述x轴方向运动模组和所述y轴方向运动模组用于微孔阵列加工时使工作台移动，所述z轴方向运动模组用于工作台上下移动。
17、本发明提供的一种螺旋间歇式激光微孔加工方法及装置，具有以下有益效果：
18、1.本发明提供的一种螺旋间歇式激光微孔加工方法及装置，通过玻片可以将线偏振光转变为圆偏振光，使材料对光的吸收更均匀，可以更容易做出高圆度的微孔。
19、2.本发明提供的一种螺旋间歇式激光微孔加工方法及装置，采用抽尘和平台冷却装置，进行资源整合可以减低粉尘，喷容物对激光的影响，提高加工效率，同时对材料进行实时降温，能降低材料热变形带来的加工精度偏大，降低热影响。
20、3.本发明提供的一种螺旋间歇式激光微孔加工方法及装置，采用螺旋圆旋切配合间歇式加工方式，微孔孔径可调，边缘质量更好，一致性高。
1.一种螺旋间歇式激光微孔加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的螺旋间歇式激光微孔加工方法，其特征在于：所述步骤s1中的工艺参数包括激光单脉冲能量、脉冲重复频率、螺旋圆内圈直径，螺旋圆外圈直径、螺距、振镜扫描速度、单层扫描次数、总扫描次数及激光停留时间。
3.根据权利要求1所述的螺旋间歇式激光微孔加工方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：超快激光器的激光光束经过扩束镜、四分之一波片等光学镜片后进入扫描振镜，通过扫描振镜后再经过聚焦镜聚焦后,最终激光光束的焦点聚焦至工作台上。
4.根据权利要求1所述的螺旋间歇式激光微孔加工方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：扫描振镜按照预设的扫描轨迹控制激光光束运动，使具有一定能量分布的激光聚焦点能够在加工样品上进行螺旋旋转，通过等间距螺旋线旋切扫描方式进行打孔一定周期后，激光关光停留一段时间，再次等间距螺旋线旋切扫描打孔一定周期，激光关光停留一段时间，如此循环，直至微孔出入口形貌和尺寸满足加工要求。
5.根据权利要求1所述的螺旋间歇式激光微孔加工方法，其特征在于，所述步骤s4还包括：在打孔过程中，除尘设备通过负压系统吸附加工过程中的烟雾和粉尘；冷却水循环单元的超纯水经过高压水泵输送到工作台腔体内，从工作台侧边水管流回循环系统，维持工作台的温度恒定。
6.一种螺旋间歇式激光微孔加工装置，用于实现如权利要求1-5所述的螺旋间歇式激光微孔加工方法，其特征在于：所述装置包括超快激光器、与所述超快激光器的出光端相对设置的光路传输单元、设置在所述光路传输单元出光端的除尘设备、与所述光路传输单元的出光端正对设置的水冷工作台、位于所述水冷工作台下方的三维运动平台及放置在所述三维运动平台一侧且与所述水冷工作台通过水管连接的冷却水循环单元，还包括加工控制单元，所述加工控制单元与所述超快激光器、所述光路传输单元和所述三维运动平台连接；
7.根据权利要求6所述的螺旋间歇式激光微孔加工装置，其特征在于：所述光路传输单元包括顺次连接的扩束镜、四分之一玻片、扫描振镜和聚焦镜，所述扩束镜、所述四分之一玻片和所述扫描振镜与所述超快激光器的发射激光中心处于同一水平线上，所述聚焦镜与所述扫描振镜同轴设置。
8.根据权利要求6所述的螺旋间歇式激光微孔加工装置，其特征在于：所述水冷工作台的上表面有微通孔，所述微通孔通过气管与负压吸附系统连接；所述水冷工作台的中间腔体部分水平布置有呈u形排布的水槽，所述水槽两端通过水管与所述冷却水循环单元连接。
9.根据权利要求6所述的螺旋间歇式激光微孔加工装置，其特征在于：所述三维运动平台包括x轴方向运动模组、y轴方向运动模组和z轴方向运动模组，所述x轴方向运动模组和所述y轴方向运动模组用于微孔阵列加工时使工作台移动，所述z轴方向运动模组用于工作台上下移动。
