[发明专利]一种激光诱导材料耦合反应下的加工装置及方法

权利要求书

1.一种激光诱导材料耦合反应下的加工装置，其特征在于，包括：激光发生装置、铣床加工装置和计算机；所述铣床加工装置包括主轴、微铣刀和工作台；

所述激光发生装置、所述主轴和所述微铣刀均位于所述工作台上方；所述微铣刀固定在所述主轴上；所述激光发生装置和所述微铣刀均正对所述工作台；所述激光发生装置包括激光器、扩束镜、振镜和聚焦透镜；所述激光器用于产生激光光束并将所述激光光束发射到所述扩束镜；所述扩束镜用于对所述激光光束进行扩束形成扩束激光，并将所述扩束激光输入到所述振镜；所述振镜用于对所述扩束激光进行角度调整，使所述扩束激光照射到指定位置；所述聚焦透镜位于所述振镜的激光出射端，所述聚焦透镜用于对经所述振镜调整后的扩束激光进行聚焦，使所述扩束激光会聚到待加工表面；

所述工作台用于放置或固定待加工表面涂有耦合反应材料的待加工工件；所述激光发生装置用于产生功率低于6W的激光照射到待加工表面；所述微铣刀用于沿待加工表面的激光轨迹对所述待加工工件进行加工；

所述耦合反应材料为在激光加热时与所述待加工工件产生化学反应的材料；

所述计算机与所述激光器以及所述振镜的控制输入端电连接，用于控制所述激光器的激光参数和所述振镜的角度。

2.根据权利要求1所述的激光诱导材料耦合反应下的加工装置，其特征在于，所述计算机还与所述主轴的步进电机以及所述微铣刀的驱动电机电连接，用于通过控制所述步进电机实现对所述主轴位置的调整和通过控制所述驱动电机实现对所述微铣刀的动作的调整。

3.根据权利要求1所述的激光诱导材料耦合反应下的加工装置，其特征在于，还包括CCD相机，所述CCD相机正对所述工作台，用于记录对所述工作台上的加工过程进行监测。

4.根据权利要求1所述的激光诱导材料耦合反应下的加工装置，其特征在于，所述待加工工件的材质为陶瓷，所述耦合反应材料为硅胶或涂水玻璃。

5.一种激光诱导材料耦合反应下的加工方法，其特征在于，应用于如权利要求1～4中任意一项所述的激光诱导材料耦合反应下的加工装置；该加工方法包括：

在待加工工件的待加工表面涂一层耦合反应材料；所述耦合反应材料为在激光加热时与所述待加工工件产生化学反应的材料；

利用激光发生装置发出激光并控制激光沿预加工轨迹照射所述待加工表面，使所述预加工轨迹处的所述待加工工件与所述耦合反应材料发生化学反应，从而对所述待加工表面实现材料改性；所述激光发生装置包括激光器、扩束镜、振镜和聚焦透镜；所述激光器用于产生激光光束并将所述激光光束发射到所述扩束镜；所述扩束镜用于对所述激光光束进行扩束形成扩束激光，并将所述扩束激光输入到所述振镜；所述振镜用于对所述扩束激光进行角度调整，使所述扩束激光照射到指定位置；所述聚焦透镜位于所述振镜的激光出射端，所述聚焦透镜用于对经所述振镜调整后的扩束激光进行聚焦，使所述扩束激光会聚到待加工表面；

控制所述主轴运动，使所述微铣刀沿所述待加工表面上的激光照射轨迹对改性后的待加工工件进行加工。

6.根据权利要求5所述的激光诱导材料耦合反应下的加工方法，其特征在于，在所述在待加工工件的待加工表面涂一层耦合反应材料之前，还包括：

对所述待加工工件的表面进行清洁处理。

7.根据权利要求5所述的激光诱导材料耦合反应下的加工方法，其特征在于，所述利用激光发生装置发出激光并控制激光沿预加工轨迹照射所述待加工表面，使所述预加工轨迹处的所述待加工工件与所述耦合反应材料发生化学反应，具体包括：

调整所述激光发生装置中激光器的激光输出功率，使所述激光器产生激光的功率低于6W；

通过控制所述激光发生装置中的振镜的角度实现对激光照射位置的调整，从而使激光沿预加工轨迹照射所述待加工表面。

8.根据权利要求5所述的激光诱导材料耦合反应下的加工方法，其特征在于，所述控制所述主轴运动，使所述微铣刀沿所述待加工表面上的激光照射轨迹对改性后的待加工工件进行加工，具体包括：

控制所述主轴运动，使所述微铣刀沿所述待加工表面上的激光照射轨迹去除化学反应生成的生物层变质层、亚表层和待加工工件的部分基体材料。