一种复合板材用钻孔工装的制作方法

1.本发明涉及复合板制造领域，尤其涉及一种复合板材用钻孔工装。


背景技术：

2.整体卫浴方面的复合板是一种特殊的复合材料，用于制作卫浴产品的基材。它由两层或多层的木质纤维板（如中密度纤维板）和一层装饰面层（如pvc膜、石英石纹理膜等）组成，经过高温和高压的工艺粘合而成，具有优良的耐水性和抗湿性，适用于潮湿环境下的卫浴空间，此外，复合板还具有较高的强度和稳定性，能够承受卫浴设施的重量和使用压力，是一种常用的卫浴装修材料，广泛应用于浴室柜、浴缸、淋浴房等家居卫浴产品中。
3.现有技术中，在对复合板材进行钻孔时，多采用金属钻头的方式进行打孔，由于复合板的结构复杂，包含多层不同材料的叠加，钻孔过程中容易出现材料层间的不均匀剥离、层间空隙、碎屑堵塞等问题，导致钻孔质量不稳定，易产生裂纹，这些裂纹可能会导致板材变形、强度降低，甚至影响整体卫浴产品的使用寿命。
4.为解决金属钻头钻孔时的问题，常采用水激光耦合的钻孔方式进行钻孔，水激光耦合钻孔可以实现高精度的孔径和孔位控制，可以满足卫浴复合板的各种钻孔要求。
5.因此，有必要针对现有技术中的复合板钻孔工装进行改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明克服了现有技术的不足，提供一种复合板材用钻孔工装。
7.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种复合板材用钻孔工装，包括：机体和设置在所述机体内部的第一激光筒和第二激光筒，以及由上到下依次设置在所述第一激光筒和所述第二激光筒内部的激光头和聚焦透镜；所述第一激光筒和所述第二激光筒的底部均设置有水激光耦合组件，所述水激光耦合组件包括：固定在所述第一激光筒和所述第二激光筒下表面的耦合筒，设置在所述耦合筒顶部内侧的玻璃，以及设置在所述耦合筒底部内侧的喷嘴；所述耦合筒的侧面连通设置有连接筒，所述连接筒的内侧设置有喷水头；所述喷嘴位于所述耦合筒外部的侧面设置有环形出气块，所述环形出气块的出气端和所述喷嘴的出水端朝向相同；所述第一激光筒的所述环形出气块的侧面连通设置有连接气管，所述连接气管的侧面设置有电磁气阀；所述第二激光筒的所述连接筒的侧面设置有环形气管，所述环形气管朝向所述连接筒的侧面连通设置有若干出气头，若干所述出气头的出气端对向所述喷水头的出水端，所述环形出气块和所述环形气管的侧面均连通设置有y型连接气管，所述y型连接气管的侧面设置有所述电磁气阀。
8.本发明一个较佳实施例中，所述机体的内侧顶部设置有z轴移动组件，所述z轴移动组件包括：设置在所述机体内侧顶部的z轴伺服电机，设置在所述z轴伺服电机输出端的z轴螺纹杆，以及固定在所述机体内侧顶部的若干第一固定块；若干所述第一固定块的内侧
与所述z轴螺纹杆的两端通过轴承转动连接，所述机体的内侧顶部固定有若干第一滑轨；所述第一滑轨的底部设置有连接板，所述连接板的顶部固定有第一移动块和若干第一滑块，所述第一移动块的内侧与所述z轴螺纹杆的侧面螺纹连接，若干所述第一滑块的顶部卡接在若干所述第一滑轨的内侧。
9.本发明一个较佳实施例中，所述连接板的底部设置有x轴移动组件，所述x轴移动组件包括：设置在所述连接板底部的x轴伺服电机，设置在所述x轴伺服电机输出端的x轴螺纹杆，以及固定在所述连接板底部的若干第二固定块；若干所述第二固定块的内侧与所述x轴螺纹杆的两端通过所述轴承转动连接，所述连接板的顶部固定有若干第二滑轨；所述第二滑轨的底部设置有连接杆，所述连接杆的顶部固定有第二移动块和若干第二滑块，所述第二移动块的内侧与所述x轴螺纹杆的侧面螺纹连接，若干所述第二滑块的顶部卡接在若干所述第二滑轨的内侧，所述连接杆的一侧固定有若干固定环，若干所述固定环的内侧分别与所述第一激光筒和所述第二激光筒的侧面固定连接。
10.本发明一个较佳实施例中，所述机体的顶部开设有用于方便管线伸出所述机体外部的若干第一通槽，所述连接板的表面开设有用于方便管线伸出所述机体外部的若干第二通槽。
11.本发明一个较佳实施例中，所述机体的内侧底部设置有工件夹持组件，所述工件夹持组件包括：固定在所述机体内侧底部的夹持台，设置在所述夹持台一侧的防水伺服电机，以及设置在所述防水伺服电机输出端的第一转动杆；所述夹持台与所述固定环平行设置，所述夹持台的内部设置有若干第二转动杆，所述第一转动杆和所述第二转动杆的两端均通过所述轴承与所述夹持台的内侧转动连接，且表面均设置有方向相反的螺纹。
12.本发明一个较佳实施例中，所述工件夹持组件还包括：设置在所述第一转动杆靠近一端侧面的若干主动带轮，设置在若干所述第二转动杆靠近一端侧面的若干从动带轮，以及设置在若干所述主动带轮和若干所述从动带轮内侧的皮带；所述第一转动杆的侧面螺纹连接有若干第三移动块，所述第二转动杆的侧面螺纹连接有若干第四移动块，若干所述第三移动块和若干所述第四移动块的顶部固定有若干l型夹板。
13.本发明一个较佳实施例中，所述夹持台的上表面开设有若干滑槽，所述滑槽的宽度与所述第三移动块和所述第四移动块的宽度大小相同。
14.本发明一个较佳实施例中，所述机体的一侧设置有控制器，所述控制器分别与所述激光头、电磁气阀、z轴伺服电机、x轴伺服电机和防水伺服电机电性连接。
15.本发明提供一种复合板材用钻孔工装的使用方法，包括以下步骤：将复合板夹持在机体底部后，控制器控制激光筒进行x轴和z轴移动，将第一激光筒移动定位至复合板表面的打孔处，第一激光筒底部的喷水头将水依次通过耦合筒和喷嘴喷出，将激光依次通过聚焦透镜和玻璃在耦合筒内与水进行耦合，并通过喷嘴喷出的水柱到达复合板的表面进行一次打孔，同时控制连接气管侧面的电磁气阀打开，环形出气块内部的氧气在喷嘴形成水柱的水流作用下，向下沿着水柱产生氧化产物，并会形成一层保护氧化层，防止复合板表面形成过度氧化和烧损，在打孔1-3cm后完成第一次打孔；随着钻孔深度的增加，所需的能量需要增加克服材料和水的阻力，控制器控制第二激光筒底部的y型连接气管侧面的电磁气阀同步开启，喷水头的喷水端将水向耦合筒内部喷出，若干出气头排出的氧气会随着水的流速作用下，与水在耦合筒内混合并通过喷嘴
喷出，在一次打孔结束后，将第二激光筒进行z轴移动，移动定位至复合板表面的打孔处，将激光与混合了氧气的水流作用下，形成高能量密度的等离子体，进而无需增大激光能量即可提供更高的切割能量，促进材料的熔化和蒸发，从而完成二次打孔。
16.本发明一个较佳实施例中，控制器控制z轴伺服电机驱动z轴螺纹杆旋转，通过第一移动块与z轴螺纹杆螺纹连接，可以使第一移动块底部的连接板同步移动，移动的同时，连接板顶部的第一滑块会沿着第一滑轨的长度方向进行滑动，从而实现对第一激光筒和第二激光筒的z轴方向移动；控制器控制x轴伺服电机驱动x轴螺纹杆旋转，通过第二移动块与x轴螺纹杆螺纹连接，可以使第二移动块底部的连接杆同步移动，移动的同时，连接杆顶部的第二滑块会沿着第二滑轨的长度方向进行滑动，从而实现对第一激光筒和第二激光筒的x轴方向移动。
17.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：本发明提供了一种复合板材用钻孔工装，通过在喷嘴位于耦合筒外部的侧面设置环形出气块，将氧气送入环形出气块内部，当喷嘴将水形成水柱的水流作用下，氧气会向下沿着水柱产生氧化产物，并会形成一层保护氧化层，进而避免激光与水射流耦合点处的加热温度超过水的沸点，导致水汽化使液体沸腾或形成气泡，在水下膨胀并爆炸破坏复合板表面的情况发生，从而防止复合板表面形成过度氧化和烧损，提高了钻孔的质量。
18.本发明中通过在第二激光筒底部的连接筒的侧面设置环形气管，并在环形气管的侧面连通设置若干出气头，且出气头的出气端对向喷水头的出水端，随着钻孔深度的增加使用第二激光筒进行钻孔时，在喷水头的喷水端将水向耦合筒内部喷出时，若干出气头排出的氧气会随着水的流速作用下，与水在耦合筒内部进行混合，激光与混合了氧气的水流作用下，形成高能量密度的等离子体，可以提供更高的钻孔能量，促进材料的熔化和蒸发，避免随着钻孔深度的增加提高激光功率或增加激光脉冲频率，使得水射流中沸腾、气泡爆炸的现象，导致的过度加热和材料烧损的问题。
19.本发明中通过水激光耦合的钻孔方式，可以实现高精度的孔径和孔位控制，能够满足复位板的各种钻孔要求，并在钻孔过程中，水流可以有效的冷却材料，避免了热影响区的产生，减少了材料变形和裂纹的风险，高激光传导稳定性好，并能够减小加工锥度。
20.本发明中在实际使用时，通过第一激光筒进行一次钻孔，在第一激光筒钻孔的同时第二激光筒制备富氧混合水，在第一激光筒钻孔完成时，第二激光筒钻孔无缝衔接，加快钻孔效果；采用不同的第一激光筒钻孔和第二激光筒钻孔，可以缩短每个激光筒的钻孔时间，防止长时间的热量在喷头处积累，避免喷头的变形，提高激光钻孔的精度。
21.本发明中由于第一激光筒钻孔在钻孔一定深度后，孔的表面存在水和一些板材碎屑，第一激光束需要克服阻力和摩擦力，这将使得第一激光束的能量逐渐降低，第一激光束在材料中的穿透能力减弱，从而形成不完整的钻孔或者钻孔孔径变小，通过第二激光筒底部耦合筒内的富氧混合水，可以增加水激光耦合所需的能量，保证第二激光束的能量在克服阻力后能够保证正常的钻孔工作，抵消阻力和摩擦力的影响，保证钻孔的孔径不变，提高钻孔的质量和准确性。
22.本发明中通过在机体的内侧顶部设置z轴移动组件，在连接板的底部设置x轴移动组件，并在连接杆的一侧设置若干固定环，将第一激光筒和第二激光筒的侧面设置在若干固定环的内侧，进而无需反复移动复合板，可以对第一激光筒和第二激光筒的位置进行z轴
和x轴的移动，从而实现对打孔位置的定位，提高了装置的灵活性和便捷性。
23.本发明中通过在机体的内侧底部设置工件夹持组件，通过主动带轮、从动带轮和皮带的配合，可以使得第一转动杆和第二转动杆同步旋转，并通过在第一转动杆和第二转动杆的表面设置方向相反的螺纹，在防水伺服电机的配合下，可以使得若干第三移动块和若干第四移动块带动若干l型夹板向夹持台的中部靠近或远离，从而实现对复合板的夹持和放松，并且能够适应不同尺寸大小的复合板，提高了装置的适用性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；图1是本发明的优选实施例的立体结构图；图2是本发明的优选实施例的正视结构图；图3是本发明的优选实施例的第二激光筒和水激光耦合组件半剖结构图；图4是本发明的优选实施例的机体半剖仰视结构及其局部图；图5是本发明的优选实施例的机体和夹持台半剖侧视结构及其局部图；图6是本发明的优选实施例的机体和夹持台半剖俯视结构及其局部图；图中：1、机体；2、第一激光筒；21、第二激光筒；22、激光头；23、聚焦透镜；3、耦合筒；31、玻璃；32、喷嘴；33、连接筒；34、喷水头；35、环形出气块；36、环形气管；37、出气头；38、连接气管；381、y型连接气管；39、电磁气阀；4、z轴伺服电机；41、z轴螺纹杆；42、第一固定块；43、第一滑轨；44、连接板；441、第一移动块；442、第一滑块；45、x轴伺服电机；46、x轴螺纹杆；47、第二固定块；48、第二滑轨；49、连接杆；491、第二移动块；492、第二滑块；493、固定环；5、第一通槽；51、第二通槽；6、夹持台；61、防水伺服电机；62、第一转动杆；63、第二转动杆；64、主动带轮；65、从动带轮；66、皮带；67、第三移动块；68、第四移动块；69、l型夹板；7、滑槽；8、控制器。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
27.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.如图1、图2和图3所示，一种复合板材用钻孔工装，包括：机体1和设置在机体1内部的第一激光筒2和第二激光筒21，第一激光筒2和第二激光筒21均为顶底贯通结构，以及由上到下依次设置在第一激光筒2和第二激光筒21内部的激光头22和聚焦透镜23；第一激光筒2和第二激光筒21的底部均设置有水激光耦合组件，水激光耦合组件包括：固定在第一激光筒2和第二激光筒21下表面的耦合筒3，设置在耦合筒3顶部内侧的玻璃31，以及设置在耦合筒3底部内侧的喷嘴32；耦合筒3的侧面连通设置有连接筒33，连接筒33的中轴线垂直于耦合筒3的中轴线，连接筒33的内侧设置有喷水头34；喷嘴32位于耦合筒3外部的侧面设置有环形出气块35，环形出气块35的出气端和喷嘴32的出水端朝向相同；第一激光筒2的环形出气块35的侧面连通设置有连接气管38，连接气管38的侧面设置有电磁气阀39；第二激光筒21的连接筒33的侧面设置有环形气管36，环形气管36朝向连接筒33的侧面连通设置有若干出气头37，若干出气头37的出气端对向喷水头34的出水端，环形出气块35和环形气管36的侧面均连通设置有y型连接气管381，y型连接气管381的侧面设置有电磁气阀39。
30.需要说明的是，激光头22、聚焦透镜23、耦合筒3、玻璃31、喷嘴32和环形出气块35均与激光筒同轴设置，环形气管36与连接筒33同轴设置；通过将氧气送入环形出气块35内部，当喷嘴32将水形成水柱的水流作用下，氧气会向下沿着水柱产生氧化产物，并会形成一层保护氧化层，进而避免激光与水射流耦合点处的加热温度超过水的沸点，导致水汽化使液体沸腾或形成气泡，在水下膨胀并爆炸破坏复合板表面的情况发生，从而防止复合板表面形成过度氧化和烧损，提高了钻孔的质量。随着钻孔深度的增加使用第二激光筒21进行钻孔时，在喷水头34的喷水端将水向耦合筒3内部喷出时，若干出气头37排出的氧气会随着水的流速作用下，与水在耦合筒3内部进行混合，激光与混合了氧气的水流作用下，形成高能量密度的等离子体，可以提供更高的钻孔能量，促进材料的熔化和蒸发，避免随着钻孔深度的增加提高激光功率或增加激光脉冲频率，使得水射流中沸腾、气泡爆炸的现象，导致的过度加热和材料烧损的问题。
31.如图2、图4和图5所示，机体1的内侧顶部设置有z轴移动组件，z轴移动组件包括：设置在机体1内侧顶部的z轴伺服电机4，设置在z轴伺服电机4输出端的z轴螺纹杆41，以及固定在机体1内侧顶部的若干第一固定块42，第一固定块42的数量优选为两个，且分布在z轴螺纹杆41的两端；若干第一固定块42的内侧与z轴螺纹杆41的两端通过轴承转动连接，机体1的内侧顶部固定有若干第一滑轨43，第一滑轨43的数量优选为两个，且对称设置在z轴
螺纹杆41的两侧；第一滑轨43的底部设置有连接板44，连接板44的顶部固定有第一移动块441和若干第一滑块442，第一移动块441的内侧与z轴螺纹杆41的侧面螺纹连接，若干第一滑块442的顶部卡接在若干第一滑轨43的内侧。
32.需要说明的是，第一滑块442的数量与第一滑轨43的数量一致；z轴螺纹杆41沿机体1的长度方向设置，且位于机体1内侧顶端的中部；通过在机体1的内侧顶部的z轴移动组件配合下，进而无需反复移动复合板，可以对第一激光筒2和第二激光筒21的位置进行z轴的移动，从而实现对打孔位置的定位。
33.连接板44的底部设置有x轴移动组件，x轴移动组件包括：设置在连接板44底部的x轴伺服电机45，设置在x轴伺服电机45输出端的x轴螺纹杆46，以及固定在连接板44底部的若干第二固定块47，第二固定块47的数量优选为两个，且分布在x轴螺纹杆46的两端；若干第二固定块47的内侧与x轴螺纹杆46的两端通过轴承转动连接，连接板44的顶部固定有若干第二滑轨48，第二滑轨48的数量优选为两个，且对称设置在x轴螺纹杆46的两侧；第二滑轨48的底部设置有连接杆49，连接杆49的顶部固定有第二移动块491和若干第二滑块492，第二移动块491的内侧与x轴螺纹杆46的侧面螺纹连接，若干第二滑块492的顶部卡接在若干第二滑轨48的内侧，连接杆49的一侧固定有若干固定环493，固定环493的数量优选为两个，两个固定环493的内侧分别与第一激光筒2和第二激光筒21的侧面固定连接。
34.需要说明的是，第二滑块492的数量与第二滑轨48的数量一致；x轴螺纹杆46沿连接板44的长度方向设置，且位于连接板44的中部，x轴螺纹杆46与z轴螺纹杆41之间的夹角为直角；通过在连接板44的底部设置x轴移动组件，并在连接杆49的一侧设置两个固定环493，将第一激光筒2和第二激光筒21的侧面分别设置在两个固定环493的内侧，进而无需反复移动复合板，可以对第一激光筒2和第二激光筒21的位置进行x轴的移动，从而实现对打孔位置的定位，提高了装置的灵活性和便捷性。
35.如图1和图4所示，机体1的顶部开设有用于方便管线伸出机体1外部的若干第一通槽5，连接板44的表面开设有用于方便管线伸出机体1外部的若干第二通槽51。
36.需要说明的是，第一通槽5和第二通槽51的数量均优选为两个，第一通槽5开设在z轴螺纹杆41和第一滑轨43之间，第二通槽51开设在x轴螺纹杆46和第二滑轨48之间；两个固定环493分别对应在两个第二通槽51的底部；实际使用时，第一通槽5和第二通槽51的设置，便于将连接的管线伸出机体1外部，并且不影响第一激光筒2和第二激光筒21在z轴和x轴方向的移动。
37.如图1、图5和图6所示，机体1的内侧底部设置有工件夹持组件，工件夹持组件包括：固定在机体1内侧底部的夹持台6，设置在夹持台6一侧的防水伺服电机61，以及设置在防水伺服电机61输出端的第一转动杆62；夹持台6与固定环493平行设置，夹持台6的内部设置有若干第二转动杆63，第二转动杆63的数量优选为两个，第一转动杆62和第二转动杆63的两端均通过轴承与夹持台6的内侧转动连接，且表面均设置有方向相反的螺纹；工件夹持组件还包括：设置在第一转动杆62靠近一端侧面的若干主动带轮64，设置在若干第二转动杆63靠近一端侧面的若干从动带轮65，以及设置在若干主动带轮64和若干从动带轮65内侧的皮带66；第一转动杆62的侧面螺纹连接有若干第三移动块67，第二转
动杆63的侧面螺纹连接有若干第四移动块68，若干第三移动块67和若干第四移动块68的顶部固定有若干l型夹板69。
38.需要说明的是，主动带轮64、从动带轮65和皮带66的数量均与第二转动杆63的数量一致；l型夹板69的数量优选为两个，l型夹板69的一端朝向机体1的内侧顶部，一端朝向夹持台6的中部；通过主动带轮64、从动带轮65和皮带66的配合，可以使得第一转动杆62和第二转动杆63同步旋转，并通过在第一转动杆62和第二转动杆63的表面设置方向相反的螺纹，在防水伺服电机61的配合下，可以使得若干第三移动块67和若干第四移动块68带动若干l型夹板69向夹持台6的中部靠近或远离，从而实现对复合板的夹持和放松，并且能够适应不同尺寸大小的复合板，提高了装置的适用性。
39.夹持台6的上表面开设有若干滑槽7，滑槽7的宽度与第三移动块67和第四移动块68的宽度大小相同。
40.需要说明的是，滑槽7的数量与第三移动块67和第四移动块68的数量一致，且第三移动块67和第四移动块68卡接在滑槽7的内侧，若干滑槽7开设在位于第一转动杆62和若干第二转动杆63的上方；通过滑槽7的设置，可以使得第三移动块67和第四移动块68在内侧进行滑动，并起到限位的作用。
41.机体1的一侧设置有控制器8，控制器8分别与激光头22、电磁气阀39、z轴伺服电机4、x轴伺服电机45和防水伺服电机61电性连接。
42.需要说明的是，控制器8通过与位置传感器和数控系统，并通过mlc程序实现自动化加工。
43.本发明的优选实施例为：控制器8控制防水伺服电机61驱动第一转动杆62顺时针旋转，通过主动带轮64、从动带轮65和皮带66的配合，使得第二转动杆63同步进行旋转，第一转动杆62侧面螺纹连接的若干第三移动块67和第二转动杆63侧面螺纹连接的若干第四移动块68，会同步带动顶部固定的若干l型夹板69向第一转动杆62和第二转动杆63的中部移动，移动至复合板合适的宽度后，控制防水伺服电机61关闭，将复合板拖放在若干l型夹板69之间，控制防水伺服电机61启动将复合板夹持在l型夹板69之间；控制器8控制激光筒进行x轴和z轴移动，将第一激光筒2移动定位至复合板表面的打孔处，第一激光筒2底部的喷水头34将水依次通过耦合筒3和喷嘴32喷出，将激光依次通过聚焦透镜23和玻璃31在耦合筒3内与水进行耦合，并通过喷嘴32喷出的水柱到达复合板的表面进行一次打孔，用水激光耦合的方式对复合板进行钻孔时，当激光与水射流耦合点处的加热温度超过水的沸点，导致水汽化使液体沸腾或形成气泡，在水下膨胀并爆炸，会破坏复合板表面，使得对复合板表面进行氧化和破碎，进而干扰钻孔的进行，导致钻孔质量下降，一次打孔的同时，控制连接气管38侧面的电磁气阀39打开，环形出气块35内部的氧气在喷嘴32形成水柱的水流作用下，向下沿着水柱产生氧化产物，并会形成一层保护氧化层，防止复合板表面形成过度氧化和烧损，在打孔1-3cm后完成第一次打孔；在一次打孔结束前，控制器8控制第二激光筒21底部的y型连接气管381侧面的电磁气阀39同步开启，喷水头34的喷水端将水向耦合筒3内部喷出，若干出气头37排出的氧气会随着水的流速作用下，与水在耦合筒3内混合并通过喷嘴32喷出，在一次打孔结束后，将第二激光筒21进行z轴移动，移动定位至复合板表面的打孔处，将激光与混合了氧气的水流
作用下，形成高能量密度的等离子体，进而无需增大激光能量即可提供更高的切割能量，促进材料的熔化和蒸发，从而完成二次打孔；控制器8控制z轴伺服电机4驱动z轴螺纹杆41旋转，通过第一移动块441与z轴螺纹杆41螺纹连接，可以使第一移动块441底部的连接板44同步移动，移动的同时，连接板44顶部的第一滑块442会沿着第一滑轨43的长度方向进行滑动，从而实现对第一激光筒2和第二激光筒21的z轴方向移动；控制器8控制x轴伺服电机45驱动x轴螺纹杆46旋转，通过第二移动块491与x轴螺纹杆46螺纹连接，可以使第二移动块491底部的连接杆49同步移动，移动的同时，连接杆49顶部的第二滑块492会沿着第二滑轨48的长度方向进行滑动，从而实现对第一激光筒2和第二激光筒21的x轴方向移动。
44.优选实施例中加工参数优选为：激光脉冲频率为70-90hz、激光脉冲宽度为0.4-0.7ms、激光功率百分比为80-100%；液体流量为1-1.5l/min、液体压力为8-11mpa;气体流量为0.9-1.3mm
³
/s、气体压力为0.4-0.7mpa。
45.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

技术特征：
1.一种复合板材用钻孔工装，包括：机体和设置在所述机体内部的第一激光筒和第二激光筒，以及由上到下依次设置在所述第一激光筒和所述第二激光筒内部的激光头和聚焦透镜，其特征在于，所述第一激光筒和所述第二激光筒的底部均设置有水激光耦合组件，所述水激光耦合组件包括：固定在所述第一激光筒和所述第二激光筒下表面的耦合筒，设置在所述耦合筒顶部内侧的玻璃，以及设置在所述耦合筒底部内侧的喷嘴；所述耦合筒的侧面连通设置有连接筒，所述连接筒的内侧设置有喷水头；所述喷嘴位于所述耦合筒外部的侧面设置有环形出气块，所述环形出气块的出气端和所述喷嘴的出水端朝向相同；所述第一激光筒的所述环形出气块的侧面连通设置有连接气管，所述连接气管的侧面设置有电磁气阀；所述第二激光筒的所述连接筒的侧面设置有环形气管，所述环形气管朝向所述连接筒的侧面连通设置有若干出气头，若干所述出气头的出气端对向所述喷水头的出水端，所述环形出气块和所述环形气管的侧面均连通设置有y型连接气管，所述y型连接气管的侧面设置有所述电磁气阀。2.根据权利要求1所述的一种复合板材用钻孔工装，其特征在于：所述机体的内侧顶部设置有z轴移动组件，所述z轴移动组件包括：设置在所述机体内侧顶部的z轴伺服电机，设置在所述z轴伺服电机输出端的z轴螺纹杆，以及固定在所述机体内侧顶部的若干第一固定块；若干所述第一固定块的内侧与所述z轴螺纹杆的两端通过轴承转动连接，所述机体的内侧顶部固定有若干第一滑轨；所述第一滑轨的底部设置有连接板，所述连接板的顶部固定有第一移动块和若干第一滑块，所述第一移动块的内侧与所述z轴螺纹杆的侧面螺纹连接，若干所述第一滑块的顶部卡接在若干所述第一滑轨的内侧。3.根据权利要求2所述的一种复合板材用钻孔工装，其特征在于：所述连接板的底部设置有x轴移动组件，所述x轴移动组件包括：设置在所述连接板底部的x轴伺服电机，设置在所述x轴伺服电机输出端的x轴螺纹杆，以及固定在所述连接板底部的若干第二固定块；若干所述第二固定块的内侧与所述x轴螺纹杆的两端通过所述轴承转动连接，所述连接板的顶部固定有若干第二滑轨；所述第二滑轨的底部设置有连接杆，所述连接杆的顶部固定有第二移动块和若干第二滑块，所述第二移动块的内侧与所述x轴螺纹杆的侧面螺纹连接，若干所述第二滑块的顶部卡接在若干所述第二滑轨的内侧，所述连接杆的一侧固定有若干固定环，若干所述固定环的内侧分别与所述第一激光筒和所述第二激光筒的侧面固定连接。4.根据权利要求2所述的一种复合板材用钻孔工装，其特征在于：所述机体的顶部开设有用于方便管线伸出所述机体外部的若干第一通槽，所述连接板的表面开设有用于方便管线伸出所述机体外部的若干第二通槽。5.根据权利要求3所述的一种复合板材用钻孔工装，其特征在于：所述机体的内侧底部设置有工件夹持组件，所述工件夹持组件包括：固定在所述机体内侧底部的夹持台，设置在所述夹持台一侧的防水伺服电机，以及设置在所述防水伺服电机输出端的第一转动杆；所述夹持台与所述固定环平行设置，所述夹持台的内部设置有若干第二转动杆，所述第一转动杆和所述第二转动杆的两端均通过所述轴承与所述夹持台的内侧转动连接，且表面均设
置有方向相反的螺纹。6.根据权利要求5所述的一种复合板材用钻孔工装，其特征在于：所述工件夹持组件还包括：设置在所述第一转动杆靠近一端侧面的若干主动带轮，设置在若干所述第二转动杆靠近一端侧面的若干从动带轮，以及设置在若干所述主动带轮和若干所述从动带轮内侧的皮带；所述第一转动杆的侧面螺纹连接有若干第三移动块，所述第二转动杆的侧面螺纹连接有若干第四移动块，若干所述第三移动块和若干所述第四移动块的顶部固定有若干l型夹板。7.根据权利要求6所述的一种复合板材用钻孔工装，其特征在于：所述夹持台的上表面开设有若干滑槽，所述滑槽的宽度与所述第三移动块和所述第四移动块的宽度大小相同。8.根据权利要求5所述的一种复合板材用钻孔工装，其特征在于：所述机体的一侧设置有控制器，所述控制器分别与所述激光头、电磁气阀、z轴伺服电机、x轴伺服电机和防水伺服电机电性连接。9.基于权利要求1-8中任一项所述的一种复合板材用钻孔工装的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：将复合板夹持在机体底部后，控制器控制激光筒进行x轴和z轴移动，将第一激光筒移动定位至复合板表面的打孔处，第一激光筒底部的喷水头将水依次通过耦合筒和喷嘴喷出，将激光依次通过聚焦透镜和玻璃在耦合筒内与水进行耦合，并通过喷嘴喷出的水柱到达复合板的表面进行一次打孔，同时控制连接气管侧面的电磁气阀打开，环形出气块内部的氧气在喷嘴形成水柱的水流作用下，向下沿着水柱产生氧化产物，并会形成一层保护氧化层，防止复合板表面形成过度氧化和烧损，在打孔1-3cm后完成第一次打孔；随着钻孔深度的增加，所需的能量需要增加克服材料和水的阻力，控制器控制第二激光筒底部的y型连接气管侧面的电磁气阀同步开启，喷水头的喷水端将水向耦合筒内部喷出，若干出气头排出的氧气会随着水的流速作用下，与水在耦合筒内混合并通过喷嘴喷出，在一次打孔结束后，将第二激光筒进行z轴移动，移动定位至复合板表面的打孔处，将激光与混合了氧气的水流作用下，形成高能量密度的等离子体，进而无需增大激光能量即可提供更高的切割能量，促进材料的熔化和蒸发，从而完成二次打孔。10.根据权利要求9所述的一种复合板材用钻孔工装的使用方法，其特征在于：控制器控制z轴伺服电机驱动z轴螺纹杆旋转，通过第一移动块与z轴螺纹杆螺纹连接，可以使第一移动块底部的连接板同步移动，移动的同时，连接板顶部的第一滑块会沿着第一滑轨的长度方向进行滑动，从而实现对第一激光筒和第二激光筒的z轴方向移动；控制器控制x轴伺服电机驱动x轴螺纹杆旋转，通过第二移动块与x轴螺纹杆螺纹连接，可以使第二移动块底部的连接杆同步移动，移动的同时，连接杆顶部的第二滑块会沿着第二滑轨的长度方向进行滑动，从而实现对第一激光筒和第二激光筒的x轴方向移动。

技术总结
本发明公开了一种复合板材用钻孔工装，包括：机体和设置在所述机体内部的第一激光筒和第二激光筒，以及由上到下依次设置在所述第一激光筒和所述第二激光筒内部的激光头和聚焦透镜；所述第一激光筒和所述第二激光筒的底部均设置有水激光耦合组件，所述水激光耦合组件包括：固定在所述第一激光筒和所述第二激光筒下表面的耦合筒，将氧气送入环形出气块内部，喷嘴将水形成水柱的水流作用下，氧气会向下沿着水柱产生氧化产物，并会形成一层保护氧化层，进而避免激光与水射流耦合点处的加热温度超过水的沸点，导致水汽化使液体沸腾或形成气泡，在水下膨胀并爆炸破坏复合板表面的情况发生，从而防止复合板表面形成过度氧化和烧损，提高了钻孔的质量。提高了钻孔的质量。提高了钻孔的质量。


技术研发人员：刘志宏 龙俊介 包昌军 陶春
受保护的技术使用者：苏州禧屋新材料科技股份有限公司
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/9/23