用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统及方法技术方案

本发明专利技术属于硬脆材料加工相关技术领域，其公开了一种用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统及方法，系统包括相连接的激光发生器及光学器件、位置调节装置、刀具固定和高度调节装置及激光辅助加工刀具组件，刀具固定和高度调节装置及位置调节装置相对间隔设置，光学器件连接于位置调节装置；激光辅助加工刀具组件安装在刀具固定和高度调节装置上；激光辅助加工刀具组件包括激光辅助加工刀具，激光辅助加工刀具包括激光束入射面及切削刃；通过调节位置调节装置及光学器件以使整形之后的激光光束自激光束入射面入射到激光辅助加工刀具，并自切削刃出射，以实现在加工的同时加热软化工件材料。本发明专利技术结构简单，成本较低，实施方便。

Laser assisted low damage machining system and method for optical hard and brittle materials

【技术实现步骤摘要】
用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统及方法
本专利技术属于硬脆材料加工相关
，更具体地，涉及一种用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统及方法。
技术介绍
光学硬脆材料如Si、SiC等，因其卓越的机械性能、热力学性能和光学性能，使其在日新月异的高新技术产业，如微机电系统和光学电子应用特别是红外光学等领域中被越来越多的利用，并且随着光学技术的飞速发展，相应行业对光学硬脆材料制成的光学元器件提出了越来越高的加工质量要求(如较低的表面粗糙度、面形精度和亚表面损伤等)。在传统的光学硬脆性材料的加工工艺中，要想得到比较好的表面质量，尽可能减少或者消除亚表面损伤，需要进一步的后续工艺如研磨和抛光等来消除由于之前的工序造成的损伤，随之带来的是加工成本和工序时间的大幅度增加。有研究显示，在传统的加工工艺中，抛光工艺费用可以占到由硬脆材料制成的光学器件加工成本的60％～70％，且本领域相关技术人员也做了一些研究，如专利CN101712131A公开了一种用于单晶硅方形棒平面加工的多工位磨削装置，可以实现多工位、多工件、多工艺(粗磨、精磨和抛光等)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统，其特征在于：/n所述系统包括激光发生器、位置调节装置、光学器件、刀具固定和高度调节装置及激光辅助加工刀具组件，所述激光发生器与所述光学器件相连接，所述刀具固定和高度调节装置及所述位置调节装置相对间隔设置，所述光学器件连接于所述位置调节装置，所述位置调节装置用于带动所述光学器件进行上下、左右、前后移动；所述激光辅助加工刀具组件安装在所述刀具固定和高度调节装置上，所述刀具固定和高度调节装置用于承载和调节所述激光辅助加工刀具组件的高度；/n所述激光辅助加工刀具组件包括激光辅助加工刀具，所述激光辅助加工刀具包括激光束入射面、后刀面及前刀面，所述前刀...

【技术特征摘要】
1.一种用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统，其特征在于：
所述系统包括激光发生器、位置调节装置、光学器件、刀具固定和高度调节装置及激光辅助加工刀具组件，所述激光发生器与所述光学器件相连接，所述刀具固定和高度调节装置及所述位置调节装置相对间隔设置，所述光学器件连接于所述位置调节装置，所述位置调节装置用于带动所述光学器件进行上下、左右、前后移动；所述激光辅助加工刀具组件安装在所述刀具固定和高度调节装置上，所述刀具固定和高度调节装置用于承载和调节所述激光辅助加工刀具组件的高度；
所述激光辅助加工刀具组件包括激光辅助加工刀具，所述激光辅助加工刀具包括激光束入射面、后刀面及前刀面，所述前刀面与所述后刀面的连接处形成切削刃，所述激光束入射面与所述光学器件相对；所述光学器件用于对所述激光发生器产生的激光光束进行准直及聚焦，并将整形后的激光光束传输到所述激光辅助加工刀具；通过调节所述位置调节装置及所述光学器件以使整形之后的激光光束自所述激光束入射面入射到所述激光辅助加工刀具，并自所述切削刃出射后辐照在待加工工件的材料上，以实现在加工的同时加热软化工件材料。


2.如权利要求1所述的用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统，其特征在于：所述位置调节装置包括两个粗定位导轨、两个限位块、支撑平板、X方向组件、Y方向组件及Z方向组件，两个所述粗定位导轨间隔设置，两个所述限位块分别连接于两个所述粗定位导轨且位于两个所述粗定位导轨之间；所述Z方向组件连接于所述粗定位导轨，所述X方向组件连接于所述Z方向组件，所述Y方向组件连接于所述X方向组件，所述Y方向组件连接于所述光学器件。


3.如权利要求1所述的用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统，其特征在于：所述光学器件包括连接固定器、光纤接口、准直透镜模块、聚焦透镜模块及光学器件输出端，所述光纤接口通过光纤与所述激光发生器的光纤接口相连接；所述准直透镜连接所述光纤接口及所述聚焦透镜模块，所述光学器件输出端连接于所述聚焦透镜模块远离所述准直透镜模块的一端；所述连接固定器连接及固定所述光纤接口及所述激光发生器的光纤接口。


4.如权利要求3所述的用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统，其特征在于：所述光学器件还包括聚焦旋钮，所述聚焦旋钮设置在所述聚焦透镜模块上，其用于调节经过整形之后的所述激光光束的焦平面相对于所述光学器件输出端的位置。


5.如权利要求1-4任一项所述的用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工系统，其特征在于：所述系统还包括高度调整垫块，所述高度调整垫块连接于所述刀具固定和高度调节装置；所述刀具固定及高度调节装置包括支撑块、刀架支撑件、刀具高度调节螺母、第二连接件、第一支撑件及第二支撑件，所述第二连接件设置在所述高度调整垫块上...

【专利技术属性】
技术研发人员：许剑锋，陈肖，柯金洋，张建国，徐国清，刘昌林，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42