[发明专利]陶瓷表面双激光束耦合抛光方法

说明书

本发明公开一种陶瓷表面双激光束耦合抛光方法，包括：获取待抛光工件的三维模型；根据三维模型生成激光加工轨迹；使用红外激光对待抛光工件的表面进行预热，预热完成后，使用超快激光按照激光加工轨迹，对待抛光工件进行激光冷抛光。本发明所提出的技术方案中，先获取待抛光工件的三维模型，而后根据三维模型生成激光加工轨迹，然后使用红外激光对待抛光工件进行预热，使得待抛光工件的温度接近其熔点温度，预热完成后，使用超快激光按照激光加工轨迹对待抛光工件进行冷抛光，激光冷抛光时，激光与待抛光工件的作用时间很短，热影响区非常小，得到的加工截面也较为平整，从而可以获得较低的表面粗糙度和较高的表面质量。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，特别涉及一种陶瓷表面双激光束耦合抛光方法。

背景技术

陶瓷材料由于具备优异的耐热及机械性能，在电子器件、航空航天、生物医学等方面具有广泛的应用。但是由于传统的制造工艺导致的较差的陶瓷器件表面质量，使得陶瓷器件在高精度的应用环境中严重受限。陶瓷零件因硬度高，其抛光一直是现代制造业的加工瓶颈，传统抛光工艺(含人工抛光)均属劳动密集型，存在加工精度差、效率低、污染严重、产品质量缺乏一致性和稳定性等一系列问题，与现代制造装备要实现高度自动化、智能化和网络化的要求格格不入，因此选择或开发一种新型的陶瓷抛光工艺显得尤为重要。

为解决陶瓷零件高效、绿色环保的抛光要求，抛光行业的常规解决方案是采用激光抛光的方式。激光抛光是本世纪最有发展前景和最有效的抛光技术之一，与传统的抛光技术相比，激光抛光具有绿色无污染、抛光效率高、灵活度高、可抛光复杂的自由曲面形状和应用范围广等优点。因此，激光抛光技术被广泛应用于各种材料的表面加工，包括金刚石、陶瓷材料和光学玻璃等硬脆性材料的超精密抛光加工。

目前针对陶瓷的激光抛光主要是通过短脉冲激光的热效应，激光热效应抛光过程是通过材料吸收激光能量实现熔化流动、气化去除或热应力去除来进行抛光。但是由于陶瓷材料脆性较大，在瞬时的激光热作用下，陶瓷表面迅速达到熔点，温度骤变极容易产生裂纹。尽管通过优化激光抛光工艺来实现抛光过程，可以降低陶瓷开裂的程度，但始终无法根除这种现象，因此通过激光热效应抛光容易使得陶瓷表面产生微裂纹，从而降低抛光质量。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种陶瓷表面双激光束耦合抛光方法，旨在解决上述背景技术中所提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提出的陶瓷表面双激光束耦合抛光方法包括：

获取待抛光工件的三维模型；

根据所述三维模型生成激光加工轨迹；

使用红外激光对所述待抛光工件的表面进行预热，预热完成后，再使用超快激光按照所述激光加工轨迹，对所述待抛光工件进行激光冷抛光。

在一些实施例中，所述根据所述三维模型生成激光加工轨迹包括：

识别所述三维模型的待抛光表面的最高层；

基于所述最高层，对所述待抛光表面进行分层，并逐层生成对应的激光加工轨迹。

在一些实施例中，所述对所述待抛光表面进行分层包括：

获取待抛光表面的分层层厚和分层数目；

根据所述分层层厚和分层数目，自所述待抛光表面的最高层进行分层，生成逐层向下的分层抛光模型。

在一些实施例中，在使用红外激光对所述待抛光工件的表面进行预热的步骤之前，还包括：

获取待抛光工件的激光抛光参数和延迟时间；

其中，所述激光抛光参数包括激光功率、脉冲重复频率、脉冲宽度、激光扫描速度、光斑直径、光斑重叠度、离焦量、光束入射角和光斑耦合方式，所述延迟时间为所述红外激光对所述待抛光工件进行辅助预热的时长。