[发明专利]一种激光改性超精密切削的激光辅助加工硬脆材料方法

权利要求书

1.一种激光改性超精密切削的激光辅助加工硬脆材料方法，所述一种激光改性超精密切削的激光辅助加工硬脆材料方法的具体步骤如下：

步骤一、搭建激光辅助切削平台；

步骤二、将激光输出头产生的连续激光束聚焦于工件表面；

步骤三、使用刀具(2)对改性后的工件表面进行切削加工；

步骤二中将激光输出头产生的连续激光束聚焦于工件表面的具体步骤如下：

步骤a、通过五轴位移平台(3)调整激光加工模块(4)的激光光斑在工件表面的位置；

步骤b、调节并确定激光光斑半径；

调节激光聚焦于工件表面，此时激光的离焦量Z＝0；当Z＝Z⁺0或0时，激光处于离焦状态；当激光产生离焦量时，激光光斑会变大；

步骤c、进行激光扫描烧蚀实验，获得功率、黑体涂层溶液浓度、离焦量三个参数；

步骤d、对不同的激光扫描速度进行分组烧蚀研究；

步骤e、使用COMSOL软件对步骤d中扫描过程进行有限元仿真；

步骤f、在COMSOL软件处理中，分别求解模型温度峰值、激光光斑处截面应力分布；

步骤g、确定激光参数；

其特征在于：所述步骤c中进行激光扫描烧蚀实验，获得功率、黑体涂层溶液浓度、离焦量三个参数的步骤为：

一、分组调节激光功率、黑体涂层溶液浓度；激光功率的调节范围为20W～100W，黑体涂层溶液浓度10％～20％；

二、对各烧蚀点进行显微观测并测量烧蚀区域的面积，挑选烧蚀区域有烧熔痕迹并没有黑体涂层残留的功率与黑体涂层溶液浓度作合理的参数；

三、通过五轴位移平台(3)调节激光系统的位移，产生激光离焦量，离焦量的数值范围为0～45mm，使用上一步骤中获得的激光功率、黑体涂层溶液浓度参数对离焦量进行分组烧蚀实验，对得到的烧蚀点进行观测、测量，选择烧蚀面积最大且无黑体涂层残留的离焦量参数。

2.根据权利要求1所述一种激光改性超精密切削的激光辅助加工硬脆材料方法，其特征在于：步骤一中激光辅助切削平台包括五轴手动位移平台(3)和激光加工模块(4)，激光加工模块(4)安装在五轴手动位移平台(3)上；

搭建激光辅助切削平台的步骤为：

步骤A、将激光加工模块(4)安装在五轴位移平台(3)上；

步骤B、将五轴位移平台(3)安装在超精密机床(1)上；

步骤C、将刀具(2)安装在超精密机床(1)上。

3.根据权利要求2所述一种激光改性超精密切削的激光辅助加工硬脆材料方法，其特征在于：五轴手动位移平台(3)包括竖直Y方向手动位移平台(16)、连接肋板(17)、旋转R方向手动位移平台(18)、直线Z方向手动位移平台(19)、直线X方向手动位移平台(20)和直线W方向手动位移平台(21)；激光加工模块(4)安装在直线W方向手动位移平台(21)上，直线W方向手动位移平台(21)安装在竖直Y方向手动位移平台(16)上，竖直Y方向手动位移平台(16)通过连接肋板(17)与旋转R方向手动位移平台(18)连接，旋转R方向手动位移平台(18)安装在直线Z方向手动位移平台(19)上，直线Z方向手动位移平台(19)安装在直线X方向手动位移平台(20)上。

4.根据权利要求2或3所述一种激光改性超精密切削的激光辅助加工硬脆材料方法，其特征在于：激光加工模块(4)包括保护窗玻璃(5)、会聚镜系统(6)、准直镜系统(7)、激光光纤(8)、水冷接头(9)、后保护板(10)、激光器QBH输出头(11)、底座板(12)、防护罩(13)和前保护板(14)；保护窗玻璃(5)、会聚镜系统(6)、准直镜系统(7)由前至后首尾依次连接，保护窗玻璃(5)、会聚镜系统(6)、准直镜系统(7)由前至后依次安装在防护罩(13)内，准直镜系统(7)通过激光器QBH输出头(11)与激光光纤(8)连接，前保护板(14)安装在防护罩(13)的前端，后保护板(10)安装在防护罩(13)的后端，水冷接头(9)安装在后保护板(10)上。