[发明专利]一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法

权利要求书

1.一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)确定激光加工路径：设置8个圆环台阶，从第1到第8阶圆环台阶的外径呈等差关系依次减小；

步骤(2)确定加工顺序：采用由外至内的加工顺序；

步骤(3)固定待加工复合材料：将尺寸合适的碳纤维/树脂基复合材料板固定在治具上后，调整场镜所在的Z轴位置，使激光光斑焦点处于碳纤维/树脂基复合材料板表面；

步骤(4)将步骤(1)确定好的激光加工路径矢量图导入至加工软件中，设置激光加工参数，同时启动烟尘吸取装置和吹水气装置；

步骤(5)先加工第1阶圆环台阶，并测量第1阶圆环台阶的深度是否为0.2mm，接着，按照ΔH＝0.2mm的差值以及剩余7个圆环台阶深度依次呈等差关系增加，对剩余的7个圆环台阶进行逐一加工，直至8个圆环台阶全部加工完成。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：步骤(1)中第1阶圆环台阶的外径为100mm，等差关系为：外径差值ΔΦ＝圆环宽度＝3mm，铣削深度ΔH＝每一级圆台高度＝0.2mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：步骤(2)中每一阶圆环台阶分别独立加工，在加工每一阶圆环台阶时，其余的圆环台阶路径矢量图层均要关闭。

4.根据权利要求1所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：步骤(4)中红外皮秒激光加工参数：红外皮秒激光中心波长为1064nm，脉冲宽度为5-20ps，频率为50-100kHz，最大单脉冲能量为1000-2500uJ，脉冲数为1-10，光斑直径为20-120μm，功率为10-50W，扫描速度为800-1000mm/s，扫描次数为15-20次，扫描路径中X和Y方向上的直线线间距为40um，Z轴无升降。

5.根据权利要求4所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：脉冲宽度小于12ps，频率为50kHz，最大单脉冲能量为2000uJ，脉冲数为4，光斑直径为50μ＝m，功率为30W，扫描速度为1000mm/s，扫描次数为15次。

6.根据权利要求1所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：步骤(4)中烟尘吸取装置的加工参数：吸气流量为300m³/h。

7.根据权利要求1所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：步骤(4)中吹水气装置的加工参数：气体压力为0.3Mpa，水流量为0.1ml/s。

8.根据权利要求1所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：步骤(5)中采用游标卡尺测量加工深度。

9.根据权利要求1所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：步骤(5)中若测量值＜0.2mm，则按步骤(3)中加工参数继续进行第1阶圆环台阶的激光扫描直到测量值＝0.2mm。

10.根据权利要求1所述的一种基于红外皮秒激光的复合材料阶梯槽加工方法，其特征在于：步骤(5)中每加工一阶圆环台阶后，均要测量加工深度，若达到对应深度，则进行下一阶圆环台阶的激光加工，若没有达到对应深度，则重复对应阶圆环台阶的激光加工，增加扫描次数直到加工深度达到对应深度。