[發明專利]一種超聲振動微激光輔助復合單點金剛石切削加工系統

有效

• 申請號: 201911421472.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111069767B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 許劍鋒;張建國;徐國清;陳肖;柯金洋;肖峻峰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046;B23K26/142;B23K26/70
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;孔娜

1.一種超聲振動微激光輔助復合單點金剛石切削加工系統，其特征在于，該系統包括激光發射模塊和切削模塊，其中，

所述激光發射模塊設置在所述切削模塊的后方，用于發射激光；

所述切削模塊包括刀具(100)、超聲變幅桿(105)和壓電單元，所述刀具(100)設置在所述超聲變幅桿(105)的前端，用于進行切削加工，所述超聲變幅桿(105)中心設置有通孔，所述激光發射模塊發射的激光經過該通孔聚集在所述刀具的刀尖點上，所述壓電單元設置在所述超聲變幅桿上，其將電信號轉化為壓力信號以此使得所述超聲變幅桿帶動所述刀具發生振動，以此將切削方式從連續切削轉化為間歇式切削，其中，

所述刀具的刀背端呈橢圓球面，當所述刀具發生振動時，所述激光經過刀背端始終聚焦在所述刀具的刀尖點，避免所述超聲變幅桿振動時，激光與刀尖點的錯位。

2.如權利要求1所述的一種超聲振動微激光輔助復合單點金剛石切削加工系統，其特征在于，所述刀具刀背端的橢圓球面的截面滿足以下橢圓方程：

其中，x軸方向為經過所述刀尖點的激光入射方向，y軸方向沿所述刀背的切平面方向，x軸方向與y軸方向的交點為O點，f是O點與刀尖點之間的距離，n是激光從空氣中射入金剛石中的相對折射率。

3.如權利要求1所述的一種超聲振動微激光輔助復合單點金剛石切削加工系統，其特征在于，所述壓電單元包括兩組，一組呈環形壓電陶瓷(107)，套在所述超聲變幅桿(105)上使得所述超聲變幅桿沿軸向振動，另一組包括兩個半圓狀壓電陶瓷(104)，對稱設置在所述超聲變幅桿的上下端，使得所述超聲變幅桿沿徑向振動。

4.如權利要求1所述的一種超聲振動微激光輔助復合單點金剛石切削加工系統，其特征在于，所述壓電單元使得所述超聲變幅桿振動的頻率為40～80kHz，振幅為0.1μm～10μm。

5.如權利要求3所述的一種超聲振動微激光輔助復合單點金剛石切削加工系統，其特征在于，所述超聲變幅桿(105)上還設置進氣口(108)和出氣口(103)，該進氣口(108)和出氣口(103)與所述通孔導通，在所述進氣口中通入惰性氣體，該惰性氣體進入所述通孔中，從所述出氣口(103)中吹出，以此清除所述通孔中的雜物，避免堵塞所述通孔和阻礙激光射出。

6.如權利要求1所述的一種超聲振動微激光輔助復合單點金剛石切削加工系統，其特征在于，所述激光發射模塊的激光發射功率為小于100W。

7.如權利要求1所述的一種超聲振動微激光輔助復合單點金剛石切削加工系統，其特征在于，所述刀具上方設置有刀具防塵蓋(102)，用于防止切屑和灰塵影響激光光路。