【技术实现步骤摘要】
一种激光辅助滚压改性工具系统及激光辅助滚压方法
[0001]本专利技术属于表面改性处理、超精密加工制造
，具体涉及一种激光辅助滚压改性工具系统及滚压方法。
技术介绍
[0002]硬质合金、碳化硅陶瓷、微晶玻璃、硒化锌等多晶脆性材料近年来在光学工程、电子信息、通信遥感等领域取得了广泛的应用。由于脆性材料在机械加工时容易在材料表面残留裂纹等缺陷，对器件的超精密加工工艺方法提出了十分严峻的挑战。同时多晶材料在进行光学加工时，表面质量很大程度上会受到材料晶粒大小的影响，纳米尺度小晶粒工件的表面光洁度往往大幅优于微米尺度粗大晶粒工件的加工结果。虽然超精密磨削以及激光辅助超精密切削等方法可以有效提高多晶脆性材料的可加工性能及表面质量，但由于晶粒粗大带来的局部加工缺陷仍然会增加冗长的抛光工序时间和加工成本。因此在相同的加工条件下，工件表层晶粒细化成为了进一步稳定提升多晶脆性材料表面加工质量的关键。
[0003]表面滚压技术是一种应用广泛的材料表面晶粒细化处理方法，该方法主要利用特制滚压工具挤压工件表面，在给定预载力的条件下，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光辅助滚压工具，其特征在于：包括滚压刀体(001)及夹持基座(002)，夹持基座(002)与滚压刀体(001)连接，夹持基座(002)内部留有激光传输通道，材料压缩区域靠近滚压刀体(001)与工件(006)接触位置，滚压刀体(001)界定靠近激光入射端为入射面，与工件(006)作用表面为接触面，入射面可接收入射激光，并将激光传输导引至接触面，激光从接触面出射后辐照加热材料压缩区域，实现激光在线原位加热效果，界定激光辅助超精密滚压工具的滚压刀体(001)的材料可为系统激光器出射激光波段下透光率大于50％的高透光率材料，高透光率材料由以下组成：金刚石、蓝宝石、硅、锗、晶体、玻璃复合物。2.根据权利要求1所述的一种激光辅助滚压工具，其特征在于：所述滚压刀体(001)为球形或不规则多面体，其中滚压刀体(001)为球形时，通过夹持基座(002)夹持固定后，仅限制了平动自由度，可实现滚压工具与工件(006)的滚动接触，此时接触区域材料呈现高压缩状态；滚压刀体(001)为不规则多面体时，通过夹持基座(002)夹持固定后，限制了平动及转动自由度，可实现滚压工具与工件(006)的滑动面接触，滚压刀体(001)接触面可以为曲面或平面，此时接触区域材料呈现高压缩、高剪切叠加状态。3.根据权利要求1所述的一种激光辅助滚压工具，其特征在于：所述滚压刀体(001)与夹持基座(002)之间为刚性连接或柔性连接，刚性连接时可选择性地通过夹持基座(002)带动滚压刀体(001)实现超声频率震动，从而利用超声冲击能量对工件(006)表面进行高速撞击处理；柔性连接时，可通过滚压工具刀体与工具夹持基座(002)之间的相对移动量，调整滚压加载力大小，实现滚压力过载保护。4.一种激光辅助滚压系统，其特征在于：包括具有材料体的激光辅助滚压工具，以及激光器(003)、激光控制系统(004)和激光辅助超精密滚压刀架(005)，激光器(003)可输出连续或脉冲激光，并可通过电压或电流参数值调整激光器(003)输出激光功率大小；激光辅助超精密滚压刀架(005)与激光器(003)通过光纤线缆(013)连接，并将接收到的激光束传输至激光辅助超精密滚压工具的入射端；激光辅助超精密滚压工具对工件(006)进行滚压，滚压过程中激光辅助超精密滚压工具的力信号及滚压区域工件(006)温度被实时采集，并返回到激光控制系统(004)并控制激光器(003)输出额定功率激光束。5.根据权利要求4所述的一种激光辅助滚压系统，其特征在于：所述激光控制系统(004)可控制激光器(003)输出恒定的功率值，也可匹配内部时钟实现激光器(003)功率值的时变自定义输出，激光控制系统(004)可基于ARM(Advanced RSIC Machines)微处理器，或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)硬件...
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