CN112008247A - 一种飞秒激光微加工方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞秒激光微加工方法及装置，属于激光加工装置技术领域。一种飞秒激光微加工装置，包括壳体，壳体内壁上开凿有第一滑槽，第一滑槽内部连接有横梁，横梁外壁上滑动连接有连接柱，连接柱外壁上滑动连接有激光发射组件，壳体内壁上还连接有工作台，工作台上分别开凿有第一T型槽和第二T型槽，工作台内部设置有空腔，空腔内部设置有定位夹紧机构，定位夹紧机构顶壁上分别连接有第一卡爪和第二卡爪，且第一卡爪和第二卡爪分别与第一T型槽和第二T型槽相匹配；本发明能够有效的对待加工工件进行定位夹紧，从而有效的保证工件加工的一致性和可重复性，进而提高实验数据的精准性。

Description

一种飞秒激光微加工方法及装置
技术领域
本发明涉及激光加工装置技术领域，尤其涉及一种飞秒激光微加工方法及装置。
背景技术
飞秒微加工技术作为一种新型的加工技术，具有非接触、效率高、热效应小损伤阈值低一级能够给实现真正的三维结构加工等传统技术无法比拟的诸多优点，因此其应用领域十分广泛。
现有技术中，专利号CN103317228A公开了一种飞秒激光微加工的同步监测装置，该飞秒激光微加工的同步监测装置包括一台飞秒激光器，沿所述飞秒激光器输出的飞秒激光光路依次设有两个平行全反射镜、衰减片、偏振片、分束棱镜、两个光阑，快门、聚焦透镜和加工对象，加工对象固定在旋转平移装置上并使光阑中心与加工对象的竖直中心线在同一平面上，在旋转平移装置上还固定有L型支架，L型支架上设置有监测用的CCD，旋转平移装置、CCD和L型支架均通过信号线与计算机相连，分束棱镜将飞秒激光分成两束能量完全相同的两束光，一束沿飞秒激光光路，用于加工，另一束沿另一条光路进入功率计，对飞秒激光的能量进行测量，实现了对加工对象表面出现的变化进行实时同步监测，减少因多次测量引起的误差，两个光阑等高共线，光束保持固定；该发明主要是为了解决在实验时，无法每次将样品摆放在同一位置，使得焦点无法准确地作用在加工对象表面上，从而对实验的结果造成了更大的误差甚至出现错误的问题，该发明虽然能够解决上述问题，但是结构较为复杂，并且是通过改变激光束的方向而达到焦点准确地作用在加工对象表面上，操作较为麻烦，而且不易对激光能量进行精确的控制，因此该发明仍存在一些不足之处。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种飞秒激光微加工方法及装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种飞秒激光微加工装置，包括壳体，所述壳体内壁上开凿有第一滑槽，所述第一滑槽内部连接有横梁，所述横梁外壁上滑动连接有连接柱，所述连接柱外壁上滑动连接有激光发射组件，所述壳体内壁上还连接有工作台，所述工作台上分别开凿有第一T型槽和第二T型槽，所述工作台内部设置有空腔，所述空腔内部设置有定位夹紧机构，所述定位夹紧机构顶壁上分别连接有第一卡爪和第二卡爪，且所述第一卡爪和第二卡爪分别与第一T型槽和第二T型槽相匹配。
优选的，所述定位夹紧机构包括固定板，所述固定板固定连接在空腔内部底壁上，所述固定板顶壁上连接有第一转动盘，所述第一转动盘顶壁上分别连接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆远离第一转动盘的一端均转动连接有第一滑板，所述第一卡爪连接在第一滑板顶壁上，所述第一滑板内壁和固定板外壁之间连接有气缸。
优选的，所述第一转动盘顶壁上连接有连接轴，所述连接轴顶壁上连接有第二转动盘，所述第二转动盘顶壁上分别转动连接有第三连杆和第四连杆，所述第三连杆和第四连杆远离第二转动盘的一端转动连接有第二滑板，且所述第二滑板的顶壁与空腔内部顶壁滑动相连。
优选的，所述第二滑板顶壁上开凿有第二滑槽，所述第二滑槽内部滑动连接有滑块，所述滑块顶壁上连接有转动轴，所述第二卡爪转动连接在转动轴的外壁上。
优选的，所述第二滑槽内壁上连接有第三导向杆，所述第三导向杆外壁上套接有弹性件，且所述弹性件的两端分别与滑块的侧壁和第二滑槽的内壁相连。
优选的，所述空腔内壁上分别连接有第一导向杆和第二导向杆，所述第一导向杆贯穿第一滑板，所述第二导向杆贯穿第二滑板，且所述第一滑板和第二滑板分别与第一导向杆和第二导向杆滑动相连。
优选的，所述第一卡爪具体为卡板，所述第二卡爪具体为压轮。
优选的，所述横梁通过第一传动机构滑动连接在第一滑槽内，所述连接柱通过第二传动机构滑动连接在横梁外壁上，所述激光发射组件通过第三传动机构滑动连接在连接柱外壁上。
一种飞秒激光微加工方法，具体采用以下步骤进行加工：
S1：将需要进行加工的工件进行镀膜处理；
S2：将步骤S1中镀膜处理后的工件放置在工作台顶壁上；
S3：启动气缸，带动第一滑板沿着第一导向杆移动；
S4：通过步骤S3中启动气缸，从而带动第一转动盘、第二转动盘转动，进而同时带动第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆进行转动，进而带动第一卡爪和第二卡爪对工件进行定位并固定；
S5：然后分别通过启动第一传动机构、第二传动机构和第三传动机构带动激光发射组件分别进行X轴、Y轴、Z轴方向的移动；
S6：然后启动激光发射组件，对工件进行加工；
S7：将步骤S6中加工后的工件表面的镀膜去除，得到加工完成的工件。
优选的，所述步骤S1中镀膜时，具体采用全自动电镀设备，所述步骤S7中镀膜去除时具体采用超声波清洗设备。
与现有技术相比，本发明提供了一种飞秒激光微加工方法及装置，具备以下有益效果：
1、该飞秒激光微加工装置，将需要加工的工件放置在工作台上，然后启动气缸，进而则会带动第一滑板沿着第一导向杆滑动，通过第一滑板移动，进而则会带动转动连接在其内壁上的第一连杆和第二连杆移动，从而则会带动第一转动盘和第二转动盘转动，从而带动第三连杆和第四连杆移动，从而带动第二滑板沿着第二导向杆滑动，从而则会带动第一卡爪和第二卡爪分别沿着第一T型槽和第二T型槽移动，进而作用于放置在工作台顶壁上的工件，同时，通过气缸带动第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆同步进行转动，从而则会带动第一滑板和第二滑板分别同步沿着第一导向杆和第二导向杆向工作台中心处移动并作用于待加工工件，进而能够有效的对待加工工件进行定位和固定，从而能够有效准确的将样品固定夹紧在同一位置，进而有效的保证工件加工的一致性和可重复性，进而有效的降低实验结果出现的误差，提高实验数据的准确性，同时通过对工件进行镀膜处理，从而能够有效的降低热影响区、重铸层、热变形和裂纹等的出现，从而可以进一步的提高工件的加工质量和加工精度，进而进一步的增加实验数据的精准性。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明能够有效的对待加工工件进行定位夹紧，从而有效的保证工件加工的一致性和可重复性，进而提高实验数据的精准性。
附图说明
图1是本发明提出的一种飞秒激光微加工装置的结构示意图一；
图2是本发明提出的一种飞秒激光微加工装置的结构示意图二；
图3是本发明提出的一种飞秒激光微加工装置的夹紧机构的结构示意图一；
图4是本发明提出的一种飞秒激光微加工装置的夹紧机构的结构示意图二；
图5是本发明提出的一种飞秒激光微加工装置工作台的结构示意图；
图6是本发明提出的一种飞秒激光微加工装置图3中A部分的放大图。
图中：1、壳体；101、第一滑槽；102、横梁；103、连接柱；104、激光发射组件；2、工作台；201、第一T型槽；202、第二T型槽；3、第一卡爪；301、第二卡爪；302、固定板；303、第一转动盘；304、第一连杆；305、第二连杆；306、第一滑板；307、气缸；4、第二转动盘；401、第三连杆；402、第四连杆；403、第二滑板；404、第二滑槽；405、转动轴；406、弹性件；5、第一导向杆；501、第二导向杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-6，一种飞秒激光微加工装置，包括壳体1，壳体1内壁上开凿有第一滑槽101，第一滑槽101内部连接有横梁102，横梁102外壁上滑动连接有连接柱103，连接柱103外壁上滑动连接有激光发射组件104，壳体1内壁上还连接有工作台2，工作台2上分别开凿有第一T型槽201和第二T型槽202，工作台2内部设置有空腔，空腔内部设置有定位夹紧机构，定位夹紧机构顶壁上分别连接有第一卡爪3和第二卡爪301，且第一卡爪3和第二卡爪301分别与第一T型槽201和第二T型槽202相匹配。
定位夹紧机构包括固定板302，固定板302固定连接在空腔内部底壁上，固定板302顶壁上连接有第一转动盘303，第一转动盘303顶壁上分别连接有第一连杆304和第二连杆305，第一连杆304和第二连杆305远离第一转动盘303的一端均转动连接有第一滑板306，第一卡爪3连接在第一滑板306顶壁上，第一滑板306内壁和固定板302外壁之间连接有气缸307。
第一转动盘303顶壁上连接有连接轴，连接轴顶壁上连接有第二转动盘4，第二转动盘4顶壁上分别转动连接有第三连杆401和第四连杆402，第三连杆401和第四连杆402远离第二转动盘4的一端转动连接有第二滑板403，且第二滑板403的顶壁与空腔内部顶壁滑动相连。
第二滑板403顶壁上开凿有第二滑槽404，第二滑槽404内部滑动连接有滑块，滑块顶壁上连接有转动轴405，第二卡爪301转动连接在转动轴405的外壁上。
第二滑槽404内壁上连接有第三导向杆，第三导向杆外壁上套接有弹性件406，且弹性件406的两端分别与滑块的侧壁和第二滑槽404的内壁相连。
空腔内壁上分别连接有第一导向杆5和第二导向杆501，第一导向杆5贯穿第一滑板306，第二导向杆501贯穿第二滑板403，且第一滑板306和第二滑板403分别与第一导向杆5和第二导向杆501滑动相连。
第一卡爪3具体为卡板，第二卡爪301具体为压轮。
横梁102通过第一传动机构滑动连接在第一滑槽101内，连接柱103通过第二传动机构滑动连接在横梁102外壁上，激光发射组件104通过第三传动机构滑动连接在连接柱103外壁上。
一种飞秒激光微加工方法，具体采用以下步骤进行加工：
S1：将需要进行加工的工件进行镀膜处理；
S2：将步骤S1中镀膜处理后的工件放置在工作台2顶壁上；
S3：启动气缸307，带动第一滑板306沿着第一导向杆5移动；
S4：通过步骤S3中启动气缸307，从而带动第一转动盘303、第二转动盘4转动，进而同时带动第一连杆304、第二连杆305、第三连杆401和第四连杆402进行转动，进而带动第一卡爪3和第二卡爪301对工件进行定位并固定；
S5：然后分别通过启动第一传动机构、第二传动机构和第三传动机构带动激光发射组件104分别进行X轴、Y轴、Z轴方向的移动；
S6：然后启动激光发射组件104，对工件进行加工；
S7：将步骤S6中加工后的工件表面的镀膜去除，得到加工完成的工件。
步骤S1中镀膜时，具体采用全自动电镀设备，步骤S7中镀膜去除时具体采用超声波清洗设备。
将需要加工的工件放置在工作台2上，然后启动气缸307，进而则会带动第一滑板306沿着第一导向杆5滑动，通过第一滑板306移动，进而则会带动转动连接在其内壁上的第一连杆304和第二连杆305移动，从而则会带动第一转动盘303和第二转动盘4转动，从而带动第三连杆401和第四连杆402移动，进而带动第二滑板403沿着第二导向杆501滑动，从而则会带动第一卡爪3和第二卡爪301分别沿着第一T型槽201和第二T型槽202移动，进而作用于放置在工作台2顶壁上的工件，同时，通过气缸307带动第一连杆304、第二连杆305、第三连杆401和第四连杆402同步进行转动，从而则会带动第一滑板306和第二滑板403分别同步沿着第一导向杆5和第二导向杆501向工作台2中心处移动并作用于待加工工件，进而能够有效的对待加工工件进行定位和固定，从而能够有效准确的将样品固定夹紧在同一位置，进而有效的保证工件加工的一致性和可重复性，进而有效的降低实验结果出现的误差，提高实验数据的准确性，同时通过对工件进行镀膜处理，从而能够有效的降低热影响区、重铸层、热变形和裂纹等的出现，从而可以进一步的提高工件的加工质量和加工精度，从而进一步的增加实验数据的精准性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞秒激光微加工装置，包括壳体(1)，其特征在于，所述壳体(1)内壁上开凿有第一滑槽(101)，所述第一滑槽(101)内部连接有横梁(102)，所述横梁(102)外壁上滑动连接有连接柱(103)，所述连接柱(103)外壁上滑动连接有激光发射组件(104)，所述壳体(1)内壁上还连接有工作台(2)，所述工作台(2)上分别开凿有第一T型槽(201)和第二T型槽(202)，所述工作台(2)内部设置有空腔，所述空腔内部设置有定位夹紧机构，所述定位夹紧机构顶壁上分别连接有第一卡爪(3)和第二卡爪(301)，且所述第一卡爪(3)和第二卡爪(301)分别与第一T型槽(201)和第二T型槽(202)相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种飞秒激光微加工装置，其特征在于，所述定位夹紧机构包括固定板(302)，所述固定板(302)固定连接在空腔内部底壁上，所述固定板(302)顶壁上连接有第一转动盘(303)，所述第一转动盘(303)顶壁上分别连接有第一连杆(304)和第二连杆(305)，所述第一连杆(304)和第二连杆(305)远离第一转动盘(303)的一端均转动连接有第一滑板(306)，所述第一卡爪(3)连接在第一滑板(306)顶壁上，所述第一滑板(306)内壁和固定板(302)外壁之间连接有气缸(307)。
3.根据权利要求2所述的一种飞秒激光微加工装置，其特征在于，所述第一转动盘(303)顶壁上连接有连接轴，所述连接轴顶壁上连接有第二转动盘(4)，所述第二转动盘(4)顶壁上分别转动连接有第三连杆(401)和第四连杆(402)，所述第三连杆(401)和第四连杆(402)远离第二转动盘(4)的一端转动连接有第二滑板(403)，且所述第二滑板(403)的顶壁与空腔内部顶壁滑动相连。
4.根据权利要求3所述的一种飞秒激光微加工装置，其特征在于，所述第二滑板(403)顶壁上开凿有第二滑槽(404)，所述第二滑槽(404)内部滑动连接有滑块，所述滑块顶壁上连接有转动轴(405)，所述第二卡爪(301)转动连接在转动轴(405)的外壁上。
5.根据权利要求4所述的一种飞秒激光微加工装置，其特征在于，所述第二滑槽(404)内壁上连接有第三导向杆，所述第三导向杆外壁上套接有弹性件(406)，且所述弹性件(406)的两端分别与滑块的侧壁和第二滑槽(404)的内壁相连。
6.根据权利要求5所述的一种飞秒激光微加工装置，其特征在于，所述空腔内壁上分别连接有第一导向杆(5)和第二导向杆(501)，所述第一导向杆(5)贯穿第一滑板(306)，所述第二导向杆(501)贯穿第二滑板(403)，且所述第一滑板(306)和第二滑板(403)分别与第一导向杆(5)和第二导向杆(501)滑动相连。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种飞秒激光微加工装置，其特征在于，所述第一卡爪(3)具体为卡板，所述第二卡爪(301)具体为压轮。
8.根据权利要求1所述的一种飞秒激光微加工装置，其特征在于，所述横梁(102)通过第一传动机构滑动连接在第一滑槽(101)内，所述连接柱(103)通过第二传动机构滑动连接在横梁(102)外壁上，所述激光发射组件(104)通过第三传动机构滑动连接在连接柱(103)外壁上。
9.一种飞秒激光微加工方法，其特征在于，具体采用以下步骤进行加工：
S1：将需要进行加工的工件进行镀膜处理；
S2：将步骤S1中镀膜处理后的工件放置在工作台(2)顶壁上；
S3：启动气缸(307)，带动第一滑板(306)沿着第一导向杆(5)移动；
S4：通过步骤S3中启动气缸(307)，从而带动第一转动盘(303)、第二转动盘(4)转动，进而同时带动第一连杆(304)、第二连杆(305)、第三连杆(401)和第四连杆(402)进行转动，进而带动第一卡爪(3)和第二卡爪(301)对工件进行定位并固定；
S5：然后分别通过启动第一传动机构、第二传动机构和第三传动机构带动激光发射组件(104)分别进行X轴、Y轴、Z轴方向的移动；
S6：然后启动激光发射组件(104)，对工件进行加工；
S7：将步骤S6中加工后的工件表面的镀膜去除，得到加工完成的工件。
10.根据权利要求9所述的一种飞秒激光微加工方法，其特征在于，所述步骤S1中镀膜时，具体采用全自动电镀设备，所述步骤S7中镀膜去除时具体采用超声波清洗设备。
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