一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及陶瓷加工领域，具体提供了一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法及其装置，方法包括：步骤1：利用激光加热装置加热氮化硅陶瓷工件，使得氮化硅陶瓷工件达到分解温度后分解成Si及N2，得到材质为Si的工件；步骤2：对材质为Si的工件进行机械加工。本发明专利技术通过高功率激光加热被加工工件，使其达到分解温度后分解成Si及N

【技术实现步骤摘要】
一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法及其装置


[0001]本专利技术涉及陶瓷加工领域，特别涉及一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法及其装置。

技术介绍

[0002]陶瓷在成型烧结过程很难达到近净尺寸，其厚度和产品光洁度无法精确控制，需要对陶瓷进行后期精密加工。在陶瓷生产中，陶瓷精密加工占了很大一部分成本，且最终决定了陶瓷产品质量。常规的加工技术包括车削等机械加工技术，这些机械加工技术成熟可靠，但在陶瓷这一脆性材料领域也存在诸多问题，陶瓷中原有微裂纹或缺陷在脆性去除加工过程中可能会放大，造成陶瓷表面形貌或性能的劣化。为改善陶瓷产品质量，降低陶瓷生产成本，需开发新型加工工艺方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法及其装置，通过高功率激光加热氮化硅陶瓷工件，使其达到分解温度后分解成Si及N2，此时再对硬度较低的Si材质进行机械加工，提高加工质量，降低加工难度。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法，包括：
[0005]步骤1：利用激光加热装置加热氮化硅陶瓷工件，使得氮化硅陶瓷工件达到分解温度后分解成Si及N2，得到材质为Si的工件；
[0006]步骤2：对材质为Si的工件进行机械加工。
[0007]一种氮化硅陶瓷激光辅助加工装置，应用于如所述的氮化硅陶瓷激光辅助加工方法，氮化硅陶瓷激光辅助加工装置包括激光加热装置，所述激光加热装置包括：
[0008]底座、第一支座，所述第一支座固定连接在底座上，所述第一支座上端固定连接有加热箱；
[0009]第一竖直电动伸缩驱动件，所述第一竖直电动伸缩驱动件的固定端固定连接在加热箱上端内壁；
[0010]激光加热头，所述激光加热头连接在所述第一竖直电动伸缩驱动件的伸缩段的端头；
[0011]水平隔板，所述水平隔板固定连接在加热箱内下部；
[0012]工件放置座，所述工件放置座安装在所述水平隔板上。
[0013]优选的，所述加热箱前侧设置箱门，所述加热箱内还设置平移机构，所述平移机构包括：
[0014]水平螺杆，所述水平螺杆与加热箱内下部转动连接，所述水平螺杆沿着左右方向布置，所述加热箱内下端安装第一电机，所述第一电机用于驱动水平螺杆旋转；
[0015]螺纹滑块，所述螺纹滑块螺纹连接在所述水平螺杆上，螺纹滑块上部滑动贯穿水平隔板，所述工件放置座固定连接在螺纹滑块上端。
[0016]优选的，还包括第一防护机构，所述第一防护机构包括：
[0017]固定套，所述固定套固定连接在第一竖直电动伸缩驱动件的伸缩段；
[0018]升降套，所述升降套滑动连接在第一竖直电动伸缩驱动件的伸缩段，所述固定套位于升降套的上方；
[0019]第二竖直电动伸缩驱动件，所述第二竖直电动伸缩驱动件的固定端与固定套连接，所述第二竖直电动伸缩驱动件的伸缩端与升降套连接；
[0020]两组左右对称的第一防护组，所述第一防护组包括：弧形板，所述弧形板的圆心位于其内侧，所述弧形板的上部与固定套转动连接；第一支撑杆，所述第一支撑杆下端与升降套转动连接，所述第一支撑杆上端转动连接有第一连接座，所述第一连接座与弧形板内侧连接。
[0021]优选的，还包括：防护及冷却机构，所述防护及冷却机构包括：
[0022]水平支撑板，所述水平支撑板固定连接在第一竖直电动伸缩驱动件的伸缩段；
[0023]两组左右对称的防护及冷却组，所述防护及冷却组包括：
[0024]辅助支撑块，所述辅助支撑块固定连接在加热箱上端内壁，所述辅助支撑块靠近第一竖直电动伸缩驱动件的一侧设置第一滑槽，所述水平支撑板的左部或右部滑动连接在对应的第一滑槽内；
[0025]限位凸起，所述限位凸起设置在第一滑槽内；
[0026]竖直支撑块，所述竖直支撑块沿着上下方向滑动贯穿限位凸起；
[0027]第一弹簧，所述第一弹簧两端分别与竖直支撑块及第一滑槽内壁固定连接；
[0028]第一齿轮，所述第一齿轮通过前后方向的齿轮轴转动连接在第一滑槽内，所述第一齿轮上固定连接有V形座，所述V形座内安装有第一喷头，所述底座上端连接有冷却气源装置，所述冷却气源装置的冷气输入第一喷头，所述竖直支撑块下部的靠近第一齿轮的一侧设置啮合齿，所述啮合齿与第一齿轮啮合。
[0029]优选的，所述冷却气源装置包括：第一冷却箱，所述第一冷却箱固定连接在底座上端，所述第一冷却箱内连接有制冷器件，所述第一冷却箱上端固定连接有进风通道，进风通道连接有风机。
[0030]优选的，所述工件放置座包括：
[0031]固定座，所述固定座内部左侧设置第一空腔，所述第一空腔内沿着左右方向滑动连接有第一滑块，所述第一滑块上端为斜面一；
[0032]第一水平电动伸缩驱动件，所述第一水平电动伸缩驱动件安装在第一空腔内，所述第一水平电动伸缩驱动件用于驱动第一滑块运动；
[0033]第一安装杆，所述第一安装杆固定连接在固定座上端右部；
[0034]工件放置板，所述工件放置板右部通过前后方向的转轴与第一安装杆转动连接；
[0035]升降杆，所述升降杆沿着上下方向滑动贯穿第一空腔，所述升降杆下端设置弧形凸起，所述弧形凸起与斜面一接触，所述升降杆上端转动连接有第二连接座，所述第二连接座与工件放置板下端左部滑动连接。
[0036]优选的，所述加热箱右侧还设置冷却装置，所述冷却装置包括：第二冷却箱，所述第二冷却箱下端固定连接在底座上端，所述第二冷却箱内设置：
[0037]集合箱，所述集合箱固定连接在底座上端，所述集合箱连通冷却气源装置的冷气
输出口；
[0038]第一中空安装座，所述第一中空安装座与第二冷却箱左侧壁固定连接，所述第一中空安装座下端通过进风管道连通集合箱，所述第一中空安装座上端设置若干通气孔；
[0039]水平密封板一，所述水平密封板一滑动贯穿进风管道右侧壁；
[0040]U形架，所述U形架开口朝向左侧，所述U形架下端左侧固定连接水平密封板一右端，所述U形架上端左侧位于第一中空安装座正上方，所述U形架与第一中空安装座右端设置第二弹簧；
[0041]所述加热箱右侧设置排出通道，所述排出通道下端为左高右低的斜面，排出通道贯穿第二冷却箱左侧。
[0042]优选的，所述加热箱左侧还连接有工件预处理装置，所述工件预处理装置包括：
[0043]预处理箱，所述预处理箱下端通过第二支座与底座上端固定连接；
[0044]支撑网，所述支撑网与预处理箱左右两侧内壁设置的第二滑槽沿着上下方向滑动连接，所述支撑网与第二滑槽内壁之间固定连接有第三弹簧；
[0045]水平轴，所述水平轴沿着前后方向布置，所述水平轴与预处理箱前后两侧转动连接；所述预处理箱外侧设置驱动电机，所述驱动电机用于驱动水平轴旋转；
[0046]第二齿轮、凸轮，所述第二齿轮、凸轮前后间隔的固定套接在水平轴上，所述凸轮与支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化硅陶瓷激光辅助加工方法，其特征在于，包括：步骤1：利用激光加热装置加热氮化硅陶瓷工件，使得氮化硅陶瓷工件达到分解温度后分解成Si及N2，得到材质为Si的工件；步骤2：对材质为Si的工件进行机械加工。2.一种氮化硅陶瓷激光辅助加工装置，应用于如权利要求1所述的氮化硅陶瓷激光辅助加工方法，其特征在于，氮化硅陶瓷激光辅助加工装置包括激光加热装置，所述激光加热装置包括：底座(1)、第一支座(2)，所述第一支座(2)固定连接在底座(1)上，所述第一支座(2)上端固定连接有加热箱(3)；第一竖直电动伸缩驱动件(4)，所述第一竖直电动伸缩驱动件(4)的固定端固定连接在加热箱(3)上端内壁；激光加热头(5)，所述激光加热头(5)连接在所述第一竖直电动伸缩驱动件(4)的伸缩段的端头；水平隔板(6)，所述水平隔板(6)固定连接在加热箱(3)内下部；工件放置座(7)，所述工件放置座(7)安装在所述水平隔板(6)上。3.根据权利要求2所述的一种氮化硅陶瓷激光辅助加工装置，其特征在于，所述加热箱(3)前侧设置箱门，所述加热箱(3)内还设置平移机构，所述平移机构包括：水平螺杆(81)，所述水平螺杆(81)与加热箱(3)内下部转动连接，所述水平螺杆(81)沿着左右方向布置，所述加热箱(3)内下端安装第一电机(83)，所述第一电机(83)用于驱动水平螺杆(81)旋转；螺纹滑块(82)，所述螺纹滑块(82)螺纹连接在所述水平螺杆(81)上，螺纹滑块(82)上部滑动贯穿水平隔板(6)，所述工件放置座(7)固定连接在螺纹滑块(82)上端。4.根据权利要求2所述的一种氮化硅陶瓷激光辅助加工装置，其特征在于，还包括第一防护机构(9)，所述第一防护机构(9)包括：固定套(91)，所述固定套(91)固定连接在第一竖直电动伸缩驱动件(4)的伸缩段；升降套(92)，所述升降套(92)滑动连接在第一竖直电动伸缩驱动件(4)的伸缩段，所述固定套(91)位于升降套(92)的上方；第二竖直电动伸缩驱动件(93)，所述第二竖直电动伸缩驱动件(93)的固定端与固定套(91)连接，所述第二竖直电动伸缩驱动件(93)的伸缩端与升降套(92)连接；两组左右对称的第一防护组，所述第一防护组包括：弧形板(94)，所述弧形板(94)的圆心位于其内侧，所述弧形板(94)的上部与固定套(91)转动连接；第一支撑杆(95)，所述第一支撑杆(95)下端与升降套(92)转动连接，所述第一支撑杆(95)上端转动连接有第一连接座(96)，所述第一连接座(96)与弧形板(94)内侧连接。5.根据权利要求2或4所述的一种氮化硅陶瓷激光辅助加工装置，其特征在于，还包括：防护及冷却机构，所述防护及冷却机构包括：水平支撑板(101)，所述水平支撑板(101)固定连接在第一竖直电动伸缩驱动件(4)的伸缩段；两组左右对称的防护及冷却组，所述防护及冷却组包括：辅助支撑块(102)，所述辅助支撑块(102)固定连接在加热箱(3)上端内壁，所述辅助支
撑块(102)靠近第一竖直电动伸缩驱动件(4)的一侧设置第一滑槽，所述水平支撑板(101)的左部或右部滑动连接在对应的第一滑槽内；限位凸起(103)，所述限位凸起(103)设置在第一滑槽内；竖直支撑块(104)，所述竖直支撑块(104)沿着上下方向滑动贯穿限位凸起(103)；第一弹簧，所述第一弹簧两端分别与竖直支撑块(104)及第一滑槽内壁固定连接；第一齿轮(105)，所述第一齿轮(105)通过前后方向的齿轮轴转动连接在第一滑槽内，所述第一齿轮(105)上固定连接有V形座(106)，所述V形座(106)内安装有第一喷头(107)，所述底座(1)上端连接有冷却气源装置(11)，所述冷却气源装置(11)的冷气输入第一喷头(107)，所述竖直支撑块(104)下部的靠近第一齿轮(105)的一侧设置啮合齿，所述啮合齿与第一齿轮(105)啮合。6.根据权利要求5所述的一种氮化硅陶瓷激光辅助加工装置，其特征在于，所述冷却气源装置(11)包括：第一冷却箱(111)，所述第一冷却箱(111)固定连接在底座(1)上端，所述第一冷却箱(111)内连接有制冷器件，所述第一冷却箱(111)上端固定连接有进风通道(112)，进风通道(112)连接有风机(113)。7.根据权利要求2所述的一种氮化硅陶瓷激光辅助加工装置，其特征在于，所述工件放置座(7)包括：固定座(71)，所述固定座(71)内部左侧设置第一空腔，所述第一空腔内沿着左右方向滑动连接有第一滑块(72)，所述第一滑块(72)上端为斜面一；第一水平电动伸缩驱动件(73)，所述第一水平电动伸缩驱动件(73)安装在第一空腔内，所述第一水平电动伸缩驱动件(73)用于驱动第一滑块(72)运动；第一安装杆(74)，所述第一安装杆(74)固定连接在固定座(71)上端右部；工件放置板(75)，所述工件放置板(75)右部通过前后方向的转轴与第一安装杆(74)转动连接；升降杆(76)，所述升降杆(76)沿着上下方向滑动贯穿第一空腔，所述升降杆(76...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志平，
申请(专利权)人：兴核科学研究福建有限责任公司，
类型：发明
国别省市：