陶瓷水下激光与超声复合加工系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种陶瓷水下激光与超声复合加工系统，包括精密二轴运动平台、激光器、超声振动平台、水流喷嘴、高压水泵和刻蚀水槽。水流喷嘴持续对样品加工区域喷射水流，超声振动平台使得陶瓷工件振动，且刻蚀水槽中产生超声空化效果。水的冷却作用减少了激光除去材料的有效能量，刻蚀深度变小，但激光作用区的升温加剧陶瓷水解，同时水流带走水解生成物，促使陶瓷加工表面的质量显著提高。本实用新型专利技术通过超声振动和水流同时辅助激光刻蚀，显著提高刻蚀加工质量和速度。

Ceramic underwater laser and ultrasonic composite processing system

The utility model discloses a ceramic underwater laser and ultrasonic composite processing system, including a precise two axis motion platform, a laser, an ultrasonic vibration platform, a water jet nozzle, a high pressure water pump and an etching tank. The jet nozzle continuously sprays water into the sample processing area. The ultrasonic vibration platform makes the ceramic workpiece vibrate and produces ultrasonic cavitation effect in the etching flume. The cooling effect of water reduces the effective energy of the laser removal of the material, and the etching depth becomes smaller, but the heating of the laser area increases the hydrolysis of the ceramics, while the flow of water takes away the hydrolysate, which makes the quality of the ceramic surface remarkably improved. The ultrasonic vibration and water flow simultaneously assist laser etching to improve the quality and speed of the etching process.

【技术实现步骤摘要】
陶瓷水下激光与超声复合加工系统
本技术涉及陶瓷材料加工领域，特别涉及一种陶瓷水下激光与超声复合加工系统。
技术介绍
陶瓷材料具有强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优点，在当今材料领域具有广泛的应用。但有时陶瓷烧制完成后，外形精度并不能满足应用的需求，这时陶瓷材料的外形加工难度就显现出来。采用高能激光可刻蚀陶瓷材料，对陶瓷材料进行加工。一种辅助方法是在使用高能激光对陶瓷材料进行加工时，施加超声振动辅助，然而只用超声振动辅助时，液态硅接触氧气生成二氧化硅，部分又结晶于加工区内壁呈树突状，使得加工面不光滑平整。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺陷，根据现有的加工技术，提供了一种陶瓷水下激光与超声复合加工系统，包括激光系统支架、激光器、反射镜、聚焦镜、超声系统、循环水槽、进液管、高压水泵、水流喷嘴、水流喷嘴夹具、刻蚀水槽、回流管、水泵、精密二轴运动平台。精密二轴运动平台用于实现水平面内二轴的精密定位移动；激光系统支架设置在精密二轴运动平台外；激光器固定在激光系统支架上，反射镜通过反射镜支架固定在激光系统支架上，聚焦镜通过聚焦镜支架固定在激光系统支架上。超声系统固定于精密二轴运动平台上，具体包括超声系统控制器、超声发生器、电路线、超声振动台和样品夹具；超声发生器设置于超声振动台内，所述超声发生器通过电路线并联后连接到超声系统控制器；样品夹具设置于超声振动台上，用于夹持陶瓷工件；超声振动台置于刻蚀水槽中，超声系统控制器置于刻蚀水槽外；对陶瓷工件进行刻蚀加工时，陶瓷工件上表面位于液面以下。回流管自刻蚀水槽上部导出，连接到循环水槽，其中回流管上设置有水泵。进液管自循环水槽导出连接到高压水泵，再连接到水流喷嘴；水流喷嘴固定在水流喷嘴夹具上，水流喷嘴夹具设置于精密二轴运动平台外。加工陶瓷工件过程中，由于水流喷嘴与激光器均设置于精密二轴运动平台外，可保证激光与喷射水流的汇聚点固定，只有陶瓷工件跟随精密二轴运动平台运动。优选的，高压水泵后端设有溢流阀，保证水流喷嘴压力可控。可选的，溢流阀调节压力范围从5～20bar。可选的，超声振动台中包括至少一个超声发生器。进一步可选的，刻蚀水槽中使用的液体为水、乙醇或丙酮。可选的，对陶瓷工件进行刻蚀加工时，保持陶瓷工件上表面位于液面以下1-5cm。本技术提供了一种陶瓷水下激光与超声复合加工系统，喷射的压力可调。超声振动加剧了被去除材料抛出，再外水流喷射辅助，加强了加工面与水接触，从而加速水解，也促进了微细颗粒剥脱，使得加工表面光滑且加工速度更快。……附图说明图1为本技术一种陶瓷水下激光与超声复合加工系统的组成示意图。图2为本技术超声系统的组成示意图。附图标记：1-激光系统支架、2-激光器、3-反射镜支架、4-聚焦镜支架、5-聚焦镜、6-反射镜、7-水流喷嘴夹具、8-水流喷嘴、9-高压水泵、10-进液管、11-溢流管、12-溢流阀、13-循环水槽、14-超声系统、141-超声系统控制器、142-超声发生器、143-电路线、144-超声振动台、15-刻蚀水槽、16-夹具、17-回流管、18-水泵、19-精密二轴运动平台、20-陶瓷工件。……具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例。对本技术进行进一步的详细说明。如图1和2所示，本技术揭示了一种陶瓷水下激光与超声复合加工系统，包括激光系统支架1、激光器2、反射镜6、聚焦镜5、超声系统14、循环水槽13、进液管10、高压水泵9、水流喷嘴8、水流喷嘴夹具7、刻蚀水槽15、回流管17、水泵18、精密二轴运动平台19。精密二轴运动平台19用于实现水平面内二轴的精密定位移动；激光系统支架1设置在精密二轴运动平台19外；激光器2固定在激光系统支架1上，反射镜6通过反射镜支架3固定在激光系统支架1上，聚焦镜5通过聚焦镜支架4固定在激光系统支架1上。超声系统14固定于精密二轴运动平台19上，具体包括超声系统控制器141、超声发生器142、电路线143、超声振动台144和样品夹具16；超声发生器142设置于超声振动台144内，所述超声发生器142通过电路线143并联后连接到超声系统控制器141；所述样品夹具16设置于超声振动台144上，用于夹持陶瓷工件20；超声振动台144置于刻蚀水槽15中，超声系统控制器141置于刻蚀水槽15外；对陶瓷工件20进行刻蚀加工时，陶瓷工件20上表面位于液面以下。回流管17自刻蚀水槽15上部导出，连接到循环水槽13，其中回流管17上设置有水泵18。进液管10自循环水槽13导出连接到高压水泵9，再连接到水流喷嘴8；水流喷嘴8固定在水流喷嘴夹具7上，水流喷嘴夹具7设置于精密二轴运动平台19外。加工陶瓷工件20过程中，由于水流喷嘴8与激光器2均设置于精密二轴运动平台19外，可保证激光与喷射水流的汇聚点固定，只有陶瓷工件20跟随精密二轴运动平台19运动。高压水泵9后端设有，压力调节范围从5～20bar的溢流阀12。超声振动台144中包括三个超声发生器142。刻蚀水槽15中使用的液体为水，对陶瓷工件20进行刻蚀加工时，陶瓷工件20上表面位于液面以下2cm。本技术的
技术实现思路
及技术特征已揭示如上，熟悉本领域的技术人员仍可能基于本技术的教示而作出不背离本技术实质的替换及修饰，因此，本技术保护范围不限于实施例所揭示的内容，也包括各种不背离本技术实质的替换及修饰。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷水下激光与超声复合加工系统，其特征在于：包括激光系统支架、激光器、反射镜、聚焦镜、超声系统、循环水槽、进液管、高压水泵、水流喷嘴、水流喷嘴夹具、刻蚀水槽、回流管、水泵、精密二轴运动平台；所述精密二轴运动平台用于实现水平面内二轴的精密定位移动；所述激光系统支架设置在精密二轴运动平台外；所述激光器固定在激光系统支架上，所述反射镜通过反射镜支架固定在激光系统支架上，所述聚焦镜通过聚焦镜支架固定在激光系统支架上；所述超声系统固定于精密二轴运动平台上，具体包括超声系统控制器、超声发生器、电路线、超声振动台和样品夹具；所述超声发生器设置于超声振动台内，所述超声发生器通过电路线并联后连接到超声系统控制器；所述样品夹具设置于超声振动台上；所述超声振动台置于刻蚀水槽中，所述超声系统控制器置于刻蚀水槽外；所述回流管自刻蚀水槽上部导出，连接到循环水槽，其中回流管上设置有水泵；所述进液管自循环水槽导出连接到高压水泵，再连接到水流喷嘴；所述水流喷嘴固定在水流喷嘴夹具上，所述水流喷嘴夹具设置于精密二轴运动平台外。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷水下激光与超声复合加工系统，其特征在于：包括激光系统支架、激光器、反射镜、聚焦镜、超声系统、循环水槽、进液管、高压水泵、水流喷嘴、水流喷嘴夹具、刻蚀水槽、回流管、水泵、精密二轴运动平台；所述精密二轴运动平台用于实现水平面内二轴的精密定位移动；所述激光系统支架设置在精密二轴运动平台外；所述激光器固定在激光系统支架上，所述反射镜通过反射镜支架固定在激光系统支架上，所述聚焦镜通过聚焦镜支架固定在激光系统支架上；所述超声系统固定于精密二轴运动平台上，具体包括超声系统控制器、超声发生器、电路线、超声振动台和样品夹具；所述超声发生器设置于超声振动台内，所述超声发生器通过电路线并联后连接到超声系统控制器；所述样品夹具设置于超声振动台上；所述超声振动台置于刻蚀水槽中，所述超声系统控制器置于刻蚀水槽外...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢迪，
申请(专利权)人：卢迪，
类型：新型
国别省市：山东,37