本发明专利技术提供了一种耦合多种激光的异步复合抛光方法及装置，属于激光加工技术领域，所述方法包括：检测待抛光构件的表面粗糙度；根据表面粗糙度，对待抛光构件进行抛光，得到抛光后构件；当Sa≥3μm时，采用超快激光进行抛光，然后在保护气氛下，依次采用连续激光和短脉冲激光进行抛光；当0.5μm≤Sa＜3μm时，依次采用连续激光和短脉冲激光进行抛光；当Sa＜0.5μm时，采用短脉冲激光进行抛光；检测抛光后构件的表面粗糙度；若未满足要求，则重新抛光。相比于单一激光抛光方法，本发明专利技术提供的方法适用范围广，抛光效果好，既能获得较大的表面粗糙度降低率，又能获得较小的表面粗糙度。又能获得较小的表面粗糙度。又能获得较小的表面粗糙度。
【技术实现步骤摘要】
一种耦合多种激光的异步复合抛光方法及装置
[0001]本专利技术涉及激光加工
，具体而言，涉及一种耦合多种激光的异步复合抛光方法及装置。
技术介绍
[0002]激光抛光是一种新兴的表面抛光技术，具有无污染、加工对象范围广、抛光质量稳定和易实现自动化等优点，备受研究人员的高度关注。激光抛光能够应用于金属、玻璃和陶瓷等多种类型的材料上，在航空、航天、模具、汽车、电子和医疗器械等领域具有良好的应用前景。
[0003]现有技术中，激光抛光机制主要包括烧蚀气化机制、过度熔化机制和浅表层熔化机制，且各类激光抛光机制一般单独进行应用。但是，烧蚀气化机制和过度熔化机制仅适合抛光原始粗糙度较大的表面，而浅表层熔化机制则适合原始粗糙面较小的表面。同时，在烧蚀气化机制或过度熔化机制下，激光抛光能够获得较大的表面粗糙度降低率，但抛光面表面粗糙度仍然较大，而在浅表层熔化机制下，激光抛光表面粗糙度降低率较小，但能够获得较小的表面粗糙度。因此，目前的激光抛光工艺所获得的表面抛光效果有限，难以兼顾较大的表面粗糙度降低率以及较小的表面粗糙度。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的问题是如何提供一种能够兼顾较大的表面粗糙度降低率以及较小的表面粗糙度的激光抛光方法。
[0005]为解决上述问题中的至少一个方面，本专利技术提供一种耦合多种激光的异步复合抛光方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1、检测待抛光构件的表面粗糙度，获取第一检测结果；
[0007]步骤S2、根据所述第一检测结果，对所述待抛光构件进行抛光，得到抛光后构件；当所述待抛光构件的表面粗糙度大于或等于3μm时，采用超快激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，然后在保护气氛下，依次采用连续激光和短脉冲激光对所述待抛光构件进行抛光；当所述待抛光构件的表面粗糙度大于或等于0.5μm，且小于3μm时，在保护气氛下依次采用所述连续激光和所述短脉冲激光对所述待抛光构件进行抛光；当所述待抛光构件的表面粗糙度小于0.5μm时，在保护气氛下采用所述短脉冲激光对所述待抛光构件进行抛光；
[0008]步骤S3、检测所述抛光后构件的表面粗糙度，获取第二检测结果；
[0009]步骤S4、根据所述第二检测结果和预设粗糙度进行判断，若未满足所述预设粗糙度的要求，则重新对所述抛光后构件进行激光抛光。
[0010]优选地，所述步骤S2中，采用超快激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，包括：
[0011]采用红外皮秒激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，脉冲宽度为8ps，激光功率为20W，扫描速度为1000mm/s，轨迹搭接率为95％，重复频率为400kHz，聚焦光斑直径为20μm，抛光的路径为“弓”字形，抛光3
‑
5次，每完成一次抛光后将所述待抛光构件旋转90
°
。
[0012]优选地，所述步骤S2中，采用连续激光进行抛光的方法，包括：
[0013]采用红外连续激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，激光功率为200W，扫描速度为500mm/s，轨迹搭接率为90％，聚焦光斑直径为100μm，抛光的路径为“弓”字形，抛光3
‑
5次，每完成一次抛光后将所述待抛光构件旋转90
°
。
[0014]优选地，所述步骤S2中，采用短脉冲激光进行抛光的方法，包括：
[0015]采用红外纳秒激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，脉冲宽度为100ns，激光功率为350W，扫描速度为1000mm/s，轨迹搭接率为90％，重复频率为10kHz，聚焦光斑直径为1000μm，抛光的路径为“弓”字形，抛光3
‑
5次，每完成一次抛光后将所述待抛光构件旋转90
°
。
[0016]本专利技术通过检测待抛光构件的表面粗糙度，获取待抛光构件的表面粗糙度，根据其表面粗糙度选择不同的工艺路线，其中，当表面粗糙度大于或等于3μm时，先采用超快激光，以烧蚀气化机制去除待抛光构件的表层整体降低其粗糙表面上的峰谷差，然后在保护气氛下，通过连续激光，以过度熔化机制使待抛光构件的表层完全熔化，并使熔体在马兰戈尼效应的作用下平滑表面，再通过短脉冲激光，以浅表层熔化机制，在待抛光构件表面进行较低程度的熔化，使熔体在毛细力作用下平滑表面，实现更好的抛光效果；相应地，当表面粗糙度大于或等于0.5μm，且小于3μm时，依次在保护气氛下，通过连续激光和短脉冲激光进行抛光，当表面粗糙度小于0.5μm时，只需要在保护气氛下，通过短脉冲激光进行抛光；通过上述抛光方法进行抛光，能够使不同初始表面粗糙度的待抛光构件的表面粗糙度降低率达到90％以上，且表面粗糙度降低至80nm以下。本专利技术提供的耦合多种激光的异步复合抛光方法适用于初始状态下表面粗糙度不同的待抛光构件的抛光，能够在不同的表面粗糙度条件下，既能获得较大的表面粗糙度降低率，又能获得较小的表面粗糙度。
[0017]另一方面，本专利技术还提供了一种耦合多种激光的异步复合抛光装置，用于实现如上所述的耦合多种激光的异步复合抛光方法，包括底座、第一激光抛光模块、第二激光抛光模块、第三激光抛光模块和表面粗糙度检测模块，所述第一激光抛光模块、所述第二激光抛光模块、所述第三激光抛光模块和所述表面粗糙度检测模块均位于所述底座上方；
[0018]其中，所述第一激光抛光模块用于实现超快激光抛光；
[0019]所述第二激光抛光模块用于实现连续激光抛光；
[0020]所述第三激光抛光模块用于实现短脉冲激光抛光；
[0021]所述表面粗糙度检测模块用于检测待抛光构件的表面粗糙度。
[0022]优选地，该耦合多种激光的异步复合抛光装置还包括腔体，所述腔体上设置有进气阀和出气阀，所述第一激光抛光模块、所述第二激光抛光模块、所述第三激光抛光模块和所述表面粗糙度检测模块均位于所述腔体内。
[0023]优选地，该耦合多种激光的异步复合抛光装置还包括气体传感器，所述气体传感器位于所述腔体内，用于检测所述腔体内的氧气浓度。
[0024]优选地，该耦合多种激光的异步复合抛光装置还包括位移台，所述位移台设置于所述底座上，所述位移台用于带动所述待抛光构件在所述第一激光抛光模块、所述第二激光抛光模块、所述第三激光抛光模块和所述表面粗糙度检测模块下方移动。
[0025]优选地，所述第一激光抛光模块包括红外皮秒光纤激光器、第一准直扩束镜、第一扫描振镜和第一聚焦场镜，所述红外皮秒光纤激光器发出的红外皮秒激光依次经过所述第
一准直扩束镜、所述第一扫描振镜和所述第一聚焦场镜后形成第一聚焦光斑；所述第二激光抛光模块包括红外连续光纤激光器、第二准直扩束镜、第二扫描振镜和第二聚焦场镜，所述红外连续光纤激光器发出的红外连续激光依次经过所述第二准直扩束镜、所述第二扫描振镜和所述第二聚焦场镜后形成第二聚焦光斑；所述第三激光抛光模块包括红外纳秒光纤激光器、第三准直扩束镜、第三扫描振镜和第三聚焦场镜，所述红外纳秒光纤激光器发出的红外纳秒激光依次经过所述第三准直扩束镜、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种耦合多种激光的异步复合抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、检测待抛光构件的表面粗糙度，获取第一检测结果；步骤S2、根据所述第一检测结果，对所述待抛光构件进行抛光，得到抛光后构件；当所述待抛光构件的表面粗糙度大于或等于3μm时，采用超快激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，然后在保护气氛下，依次采用连续激光和短脉冲激光对所述待抛光构件进行抛光；当所述待抛光构件的表面粗糙度大于或等于0.5μm，且小于3μm时，在保护气氛下依次采用所述连续激光和所述短脉冲激光对所述待抛光构件进行抛光；当所述待抛光构件的表面粗糙度小于0.5μm时，在保护气氛下采用所述短脉冲激光对所述待抛光构件进行抛光；步骤S3、检测所述抛光后构件的表面粗糙度，获取第二检测结果；步骤S4、根据所述第二检测结果和预设粗糙度进行判断，若未满足所述预设粗糙度的要求，则重新对所述抛光后构件进行激光抛光。2.根据权利要求1所述的耦合多种激光的异步复合抛光方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用超快激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，包括：采用红外皮秒激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，脉冲宽度为8ps，激光功率为20W，扫描速度为1000mm/s，轨迹搭接率为95％，重复频率为400kHz，聚焦光斑直径为20μm，抛光的路径为“弓”字形，抛光3
‑
5次，每完成一次抛光后将所述待抛光构件旋转90
°
。3.根据权利要求2所述的耦合多种激光的异步复合抛光方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用连续激光进行抛光的方法，包括：采用红外连续激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，激光功率为200W，扫描速度为500mm/s，轨迹搭接率为90％，聚焦光斑直径为100μm，抛光的路径为“弓”字形，抛光3
‑
5次，每完成一次抛光后将所述待抛光构件旋转90
°
。4.根据权利要求3所述的耦合多种激光的异步复合抛光方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用短脉冲激光进行抛光的方法，包括：采用红外纳秒激光对所述待抛光构件的表面进行抛光，脉冲宽度为100ns，激光功率为350W，扫描速度为1000mm/s，轨迹搭接率为90％，重复频率为10kHz，聚焦光斑直径为1000μm，抛光的路径为“弓”字形，抛光3
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5次，每完成一次抛光后将所述待抛光构件旋转90
°
。5.一种耦合多种激光的异步复合抛光装置，用于实现如权利要求1
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4任一项所述的耦合多种激光的异步复合抛光方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐杰，刘二举，金阳，单德彬，郭斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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