TWI649147B - 雷射發射加工工具及用於加工具有該工具之工件之系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種雷射發射加工工具(10)。該雷射發射加工工具(10)具有複數個面，其包含一入射面(12)、一前刀面(14)、連接至該前刀面(14)之一後隙面(16)、延伸於該入射面(12)與該前刀面(14)之間的一前側面(18)及延伸於該入射面(12)與該後隙面(16)之間的一後側面(20)。該前刀面(14)至該後隙面(16)之連接界定一切削刃(22)。該前刀面(14)延伸遠離該前側面(18)以界定一前角(θ₁₄)。該入射面(12)經構形以接收一雷射束(L)且將該雷射束(L)折射至該前刀面(14)、該後隙面(16)及該切削刃(22)以引起該雷射束(L)折射至工件(W)中之在至少該前刀面(14)接近處延伸之一壓縮區域(W_C)及在該後隙面(16)接近處延伸之一拉伸區域(W_T)處且加熱該工件(W)。本發明揭示一種用於加工一工件(W)之系統。本發明亦揭示一種用於加工一工件(W)之方法。

Description

雷射發射加工工具及用於加工具有該工具之工件之系統及方法

本發明係關於一種雷射發射加工工具、一種包含一雷射發射加工工具之系統及一種利用包含一雷射發射加工工具之一系統來加工一工件之方法。

本章節提供未必為先前技術之與本發明有關之背景資訊。

雷射輔助加工工具係已知的。儘管既有雷射輔助加工工具足以達成其意欲目的，但吾人仍在不斷尋求雷射輔助加工工具之改良方案來推進相關技術。

本發明提供一種雷射發射加工工具，其包含一前刀面、一後隙面及用於加工一工件之一切削刃。該雷射發射加工工具經構形以接收一雷射束且將雷射折射至該前刀面、該後隙面及該切削刃以引起該雷射束折射至該工件中之在至少該前刀面接近處延伸之一壓縮區域及在該後隙面接近處延伸之一拉伸區域處且加熱該工件。該前刀面延伸遠離該雷射發射加工工具之一前側面以界定一前角。該前角經設定大小以界定以下前角之一者，其包含：一負前角、一零前角及一正前角。該負前角可包含一高度負前角、一中級負前角及一低級負前角之一或多者。該高度負前角引起該工件之該 壓縮區域呈一最高壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一最低拉伸區域。該中級負前角引起該工件之該壓縮區域呈一高壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一低拉伸區域。該低級負前角引起該工件之該壓縮區域呈一中等壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一中等拉伸區域。該零前角引起該工件之該壓縮區域呈一低壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一高拉伸區域。該正前角引起該工件之該壓縮區域呈一最低壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一最高拉伸區域。

本發明之一態樣提供一種用於加工一工件之雷射發射加工工具。該雷射發射加工工具包含一材料體，其具有一入射面、一前刀面、連接至該前刀面之一後隙面、延伸於該入射面與該前刀面之間的一前側面及延伸於該入射面與該後隙面之間的一後側面。該前刀面至該後隙面之連接界定一切削刃。該入射面經構形以接收一雷射束且將該雷射束折射至該前刀面、該後隙面及該切削刃以引起該雷射束折射至該工件中之在至少該前刀面接近處延伸之一壓縮區域及在該後隙面接近處延伸之一拉伸區域處且加熱該工件。該前刀面延伸遠離該前側面以界定一前角。該後隙面延伸遠離該後側面以界定相對於該前角之一螺腹角。該前角經設定大小以界定以下前角之一者，其包含：一高度負前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一最高壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一最低拉伸區域；一中級負前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一高壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一低拉伸區域；一低級負前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一中等壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一中等拉伸區域；一零前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一低壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一高拉伸區域；及一正前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一最低壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一 最高拉伸區域。

本發明之實施方案可包含以下選用特徵之一或多者。在一些實施方案中，該最高壓縮區域、該高壓縮區域、該中等壓縮區域、該低壓縮區域及該最低壓縮區域之各者亦沿該切削刃延伸。該最高拉伸區域、該高拉伸區域、該中等拉伸區域、該低拉伸區域及該最低拉伸區域之各者亦沿該切削刃延伸。

在一些實施方案中，該高度負前角小於該中級負前角、該低級負前角、該零前角及該正前角之各者。在一些例項中，該高度負前角大於約90°且小於約135°，其中該中級負前角大於約136°且小於約165°，其中該低級負前角大於約166°且小於約179°。在一些實例中，該零前角係約180°。在一些例項中，該正前角大於約181°且小於約210°。

界定雷射發射加工工具之該本體的該材料可為發射光(諸如(例如)雷射束)之任何所要材料。該材料選自由以下各者組成之群組：金剛石、藍寶石、碳化物、立方氮化硼(CBN)、矽、氮化物、鋼、合金、陶瓷、氧化鋁、晶體及玻璃複合物。一抗反射塗層可視情況安置於該入射面上。

在一些實施方案中，界定雷射發射加工工具之該本體的該材料包含一金剛石材料。該前角經設定大小以界定該高度負前角、該中級負前角或該低級負前角之一者。由該入射面相對於該雷射束界定之一離隙角係約5°。

在一些例項中，界定雷射發射加工工具之該本體的該材料包含一藍寶石材料。該前角經設定大小以界定該高度負前角、該中級負前角或該低級負前角之一者。由該入射面相對於該雷射束界定之一離隙角係約7°。

在一些實例中，界定雷射發射加工工具之該本體的該材料包含一金 剛石材料。該前角經設定大小以界定零前角。由該入射面相對於該雷射束界定之一離隙角係約7°。

本發明之另一態樣提供一種用於加工一工件之系統。該系統包含具有一材料體之一雷射發射加工工具，該材料體具有包含一前刀面之複數個面，該前刀面連接至一後隙面以界定該雷射發射加工工具之一切削刃。該前刀面延伸遠離該複數個面之一側面以界定一前角。該前角經設定大小以界定複數個前角之一者，其包含：一高度負前角，其引起該工件之壓縮區域呈一最高壓縮區域且該工件之拉伸區域呈一最低拉伸區域；一中級負前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一高壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一低拉伸區域；一低級負前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一中等壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一中等拉伸區域；一零前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一低壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一高拉伸區域；及一正前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一最低壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一最高拉伸區域。該複數個面界定該雷射發射加工工具之一雷射束入射端及該雷射發射加工工具之一雷射束出射端。該雷射束出射端由該前刀面、該後隙面及該切削刃界定。該系統亦包含一外殼及一雷射產生器。該外殼具有一上游端及一下游端。該外殼之該下游端光學連接至該雷射發射加工工具之該雷射束出射端。該雷射產生器光學連接至該外殼之該上游端以使由該雷射產生器產生之一雷射束自該外殼之該上游端光學傳送至該雷射束入射端，穿過該材料體而自該切削刃及該前刀面及該後隙面之一或兩者傳出。

本發明之實施方案可包含以下選用特徵之一或多者。在一些實施方案中，該外殼包含光學器件及一光學器件介面。該光學器件包含至少一準 直透鏡及一系列聚焦透鏡。該準直透鏡光學連接至該雷射產生器以使該雷射束在由該雷射發射加工工具之該雷射束入射端接收之前準直。該系列聚焦透鏡光學連接至該準直透鏡以使該雷射束在由該雷射發射加工工具之該雷射束入射端接收之前聚焦。該光學器件介面包含連接至該系列聚焦透鏡之一聚焦旋鈕，其調整該雷射束之焦平面及一直徑以使該雷射束之射線選擇性地偏向該前刀面或該後隙面。該光學器件介面包含連接至該系列聚焦透鏡之一或多個光束定位台，其在該雷射束離開該準直透鏡時改變雷射束之一角度。

在一些實施方案中，該系統視情況包含一X軸微調旋鈕、一Y軸微調旋鈕及一Z軸微調旋鈕。該X軸微調旋鈕、該Y軸微調旋鈕及該Z軸微調旋鈕之各者連接至該光學器件以使該雷射束之射線選擇性地偏向該前刀面或該後隙面。

在一些例項中，該系統視情況包含含於該外殼內之一光學子外殼。該光學子外殼藉由一空間調整裝置來連接至該外殼，該空間調整裝置用於將含於該光學子外殼內之該光學器件調整至三維XYZ座標系之一X方向、一Y方向或一Z方向之任何者上以將該雷射束之輸入調整至該雷射發射加工工具之該雷射束入射端中。

在一些實例中，該系統視情況包含含於一供應器或貯存器內之一熱活化或雷射活化切削流體、漿液或蝕刻劑，其自一噴嘴傳送至該雷射發射切削工具之該雷射束出射端。該系統亦可包含一致動器，其包含一泵及閥之一或多者，該致動器流體連接至該供應器或貯存器以確證對該熱活化或雷射活化切削流體、漿液或蝕刻劑之量的控制，該致動器將安置於該雷射發射切削工具之該雷射束出射端上。

在一些實施方案中，該系統視情況包含一第二雷射產生器，其光學連接至該外殼之該上游端以使由該第二雷射產生器產生之一第二雷射束自該外殼之該上游端光學傳送至該雷射束入射端，穿過該材料體而自該切削刃及該前刀面及該後隙面之一或兩者傳出。

在一些例項中，該系統視情況包含具有光束對準軟體之一可見光束成像攝影機及連接至該可見光束成像攝影機之一電腦工作站。該可見光束成像攝影機使透過雷射發射加工工具傳播之一可見校準光束成像且將透過該雷射發射加工工具傳播之該可見校準光束之一影像傳送至該光束對準軟體。在該光束對準軟體判定穿過該雷射發射加工工具之該可見校準光束未對準之後，該光束對準軟體提供指令至該電腦工作站以在一顯示器上顯示與該X軸微調旋鈕、該Y軸微調旋鈕及該Z軸微調旋鈕之一或多者之調整或旋轉相關聯之指令或建議最佳化值。

在一些實例中，該系統視情況包含一能量計或功率計。該能量計或功率計連接至該電腦工作站以量測穿過該雷射發射加工工具之該切削刃的該雷射束之輸出功率。

在一些實施方案中，該系統視情況包含連接至該電腦工作站之一光束測繪器。該光束測繪器及電腦工作站偵測該雷射發射加工工具之一定向角或幾何形狀以對準穿過該雷射發射加工工具之該雷射束。

在一些例項中，該系統視情況包含一精密工具高度調整器。該精密工具高度調整器連接至該外殼。

在一些例項中，該系統視情況包含一智慧型回轉系統。該智慧型回轉系統連接至該外殼。

在一些實例中，該系統視情況包含連接至該外殼之一隔離旋轉軸承 系統及安置於該外殼內且配置成靠近該外殼之該下游端之一分束器。該分束器將該雷射束輸送至該雷射束入射面之多個位置。

本發明之又一態樣係一種用於加工一工件之方法。該方法包含：自一雷射產生器發射一雷射束。該方法亦包含：在光學連接至該雷射產生器之一外殼之一上游端處接收該雷射束。該方法進一步包含：在光學連接至一外殼之一下游端的一雷射束入射面處接收該雷射束，該雷射束入射面界定一雷射發射加工工具之一雷射束入射端。該方法進一步包含：使該雷射束發射穿過該雷射發射加工工具之一材料體，該材料體延伸於該雷射發射加工工具之該雷射束入射端與該雷射發射加工工具之一雷射束出射端之間。該方法亦包含：將該雷射束選擇性地導引出該雷射發射加工工具之一切削刃及該雷射發射加工工具之一前刀面及該雷射發射加工工具之一後隙面之一或兩者。該切削刃、該前刀面及該後隙面界定該雷射發射加工工具之該雷射束出射端。該前刀面延伸遠離該雷射發射加工工具之一側面以界定一前角。該前角經設定大小以界定複數個前角之一者，其包含：一高度負前角，其引起該工件之壓縮區域呈一最高壓縮區域且該工件之拉伸區域呈一最低拉伸區域；一中級負前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一高壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一低拉伸區域；一低級負前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一中等壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一中等拉伸區域；一零前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一低壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一高拉伸區域；及一正前角，其引起該工件之該壓縮區域呈一最低壓縮區域且該工件之該拉伸區域呈一最高拉伸區域。

本發明之實施方案可包含以下選用特徵之一或多者。在一些實施方案中，該雷射束由一直徑界定，該直徑具有：一中心射線，其沿該雷射束 之一中心軸延伸；一第一圓周射線陣列，其配置成與該雷射束之該中心軸相距一第一徑向距離；及至少一第二圓周射線陣列，其配置成與該雷射束之該中心軸相距一第二徑向距離，藉此該第二徑向距離大於該第一徑向距離。選擇性地導引該雷射束之步驟可包含：將該雷射束之該中心射線導引出該雷射發射加工工具之該切削刃及使該雷射束之該第一圓周射線陣列及該雷射束之該第二圓周射線陣列之一或兩者偏向該前刀面及該後隙面之一者。

在一些實施方案中，使該雷射束之該第一圓周射線陣列及該雷射束之該第二圓周射線陣列之一或兩者偏向該前刀面及該後隙面之一者的步驟包含：調整連接至安置於該外殼內之一系列聚焦透鏡的一聚焦旋鈕，該聚焦旋鈕調整該雷射束之焦平面及該直徑。

在一些例項中，使該雷射束之該第一圓周射線陣列及該雷射束之該第二圓周射線陣列之一或兩者偏向該前刀面及該後隙面之一者的步驟包含：調整連接至安置於該外殼內之一系列聚焦透鏡的一或多個光束定位台以在該雷射束離開安置於該外殼內之一準直透鏡時改變雷射束之一角度。

在一些實例中，使該雷射束之該第一圓周射線陣列及該雷射束之該第二圓周射線陣列之一或兩者偏向該前刀面及該後隙面之一者的步驟包含：調整一X軸微調旋鈕、連接至光學器件之一Y軸微調旋鈕及連接至安置於該外殼內之一系列聚焦透鏡之一Z軸微調旋鈕之一或多者。

附圖及[實施方式]中闡述本發明之一或多個實施方案之細節。將自[實施方式]及圖式及申請專利範圍明白其他態樣、特徵及優點。

10‧‧‧雷射發射加工工具

10a‧‧‧雷射發射鑽削/銑削工具

10b‧‧‧雷射發射刻劃/刻痕工具

10c‧‧‧雷射發射切割工具

10c'‧‧‧雷射發射拋光工具

10d‧‧‧雷射發射切削工具

10f‧‧‧雷射發射切削工具

10g‧‧‧雷射發射切削工具

10h‧‧‧雷射發射切削工具

10h₁‧‧‧第一雷射發射切削工具

10h₂‧‧‧第二雷射發射切削工具

10i‧‧‧雷射發射切削工具

10j‧‧‧雷射發射磨削工具

10k‧‧‧非光學發射磨削工具

10l‧‧‧雷射發射刻壓工具

10m‧‧‧雷射發射刻壓工具

12‧‧‧雷射束入射面

12₁‧‧‧第一端

12₂‧‧‧第二端

14‧‧‧前刀面

14₁‧‧‧第一端

14₂‧‧‧第二端

16‧‧‧後隙面/間隙面

16₁‧‧‧第一端

16₂‧‧‧第二端

18‧‧‧第一側面/前側面

18₁‧‧‧第一端

18₂‧‧‧第二端

20‧‧‧第二側面/後側面

20₁‧‧‧第一端

20₂‧‧‧第二端

22‧‧‧切削刃

24‧‧‧雷射束入射面

26‧‧‧雷射束出射端

28‧‧‧第一側

30‧‧‧第二側

32‧‧‧抗反射塗層

100a‧‧‧鏜削/銑削系統

100b‧‧‧刻劃/刻痕系統

100c‧‧‧切割系統

100c'‧‧‧拋光系統

100d‧‧‧切削系統

100f‧‧‧切削系統

100g‧‧‧切削系統

100h‧‧‧切削系統

100i‧‧‧切削系統

100j‧‧‧磨削系統

100k‧‧‧磨削系統

100l‧‧‧材料特性測試系統

100m‧‧‧材料特性測試系統

101‧‧‧光學子外殼

102‧‧‧外殼

102_D‧‧‧下游端

102_U‧‧‧上游端

104‧‧‧雷射產生器

104₁‧‧‧第一雷射產生器

104₂‧‧‧第二雷射產生器

106‧‧‧光纖

106₁‧‧‧第一光纖

106₂‧‧‧第二光纖

106_D‧‧‧下游端

106_U‧‧‧上游端

108‧‧‧準直透鏡

110‧‧‧聚焦透鏡

111‧‧‧空間調整裝置

112‧‧‧聚焦旋鈕

114‧‧‧光束定位台

116‧‧‧精密工具高度調整器

118‧‧‧智慧型回轉系統

120‧‧‧隔離旋轉軸承系統

122‧‧‧分束器

124‧‧‧X軸微調旋鈕

126‧‧‧Y軸微調旋鈕

128‧‧‧Z軸微調旋鈕

130‧‧‧可見光束成像攝影機

132‧‧‧電腦工作站

134‧‧‧能量計/功率計

136‧‧‧光束測繪器

137‧‧‧熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑

138‧‧‧輪面

139‧‧‧軟管

140‧‧‧第一側壁表面

141‧‧‧噴嘴

142‧‧‧第二側壁表面

143‧‧‧致動器

144‧‧‧輪面

146‧‧‧分束器/第一側壁表面

148‧‧‧第二側壁表面

150‧‧‧工具軸

152‧‧‧負載施加致動器

154‧‧‧位移感測器

156‧‧‧工具軸

158‧‧‧負載施加致動器

160‧‧‧位移感測器

162‧‧‧電荷耦合裝置(CCD)攝影機/互補金屬氧化物半導體(CMOS)攝影機

164‧‧‧雷射束反射鏡

200‧‧‧曲線圖

A‧‧‧角度

a‧‧‧水平線

B‧‧‧角度

C‧‧‧角度

h_i‧‧‧初始研光量

L‧‧‧雷射束/光束

L1‧‧‧第一光束部分/第一雷射束

L2‧‧‧第二光束部分/第二雷射束

l‧‧‧工具長度

n₁‧‧‧折射率

n₂‧‧‧折射率

n₃‧‧‧折射率

R‧‧‧線/旋轉

W‧‧‧工件

W_C‧‧‧壓縮區域

W_T‧‧‧拉伸區域

θ₁₄‧‧‧前角

θ₁₆‧‧‧螺腹角

θ_bi‧‧‧離隙角

θ_i‧‧‧離隙角

θ_r‧‧‧角度

Φ‧‧‧雷射束直徑

Φ_A‧‧‧中心射線

Φ_R1‧‧‧第一圓周射線陣列

Φ_R2‧‧‧第二圓周射線陣列

圖1係一例示性雷射發射加工工具之一平面圖。

圖2A係一例示性雷射束之一透視圖。

圖2B係圖2A之雷射束之一端視圖。

圖3係發射圖2A至圖2B之雷射束的圖1之雷射發射加工工具之一側視圖。

圖4係接合一工件且發射圖2A至圖2B之雷射束的雷射發射加工工具之一視圖。

圖5A係相對於一工件所配置之圖1之雷射發射加工工具之一側視圖，該工件具有沿雷射發射加工工具之至少一前刀面延伸的一最高壓縮區域及橫跨雷射發射加工工具之一後隙面延伸的一最低拉伸區域。

圖5B係相對於一工件所配置之圖1之雷射發射加工工具之一側視圖，該工件具有沿雷射發射加工工具之至少一前刀面延伸的一高壓縮區域及橫跨雷射發射加工工具之一後隙面延伸的一低拉伸區域。

圖5C係相對於一工件所配置之圖1之雷射發射加工工具之一側視圖，該工件具有沿雷射發射加工工具之至少一前刀面延伸的一中等壓縮區域及橫跨雷射發射加工工具之一後隙面延伸飛一中等拉伸區域。

圖5D係相對於一工件所配置之圖1之雷射發射加工工具之一側視圖，該工件具有沿雷射發射加工工具之至少一前刀面延伸的一低壓縮區域及橫跨雷射發射加工工具之一後隙面延伸的一高拉伸區域。

圖5E係相對於一工件所配置之圖1之雷射發射加工工具之一側視圖，該工件具有沿雷射發射加工工具之至少一前刀面延伸的一最低壓縮區域及橫跨雷射發射加工工具之一後隙面延伸的一最高拉伸區域。

圖6係一例示性雷射發射鏜削/分割半徑工具之一俯視圖。

圖7係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之一示意圖。

圖8係包含一雷射發射鑽削/銑削工具之一例示性系統之一示意圖。

圖9係包含一雷射發射刻劃/刻痕工具之一例示性系統之一示意圖。

圖10係包含一雷射發射切割工具之一例示性系統之一示意圖。

圖10'係包含一雷射發射拋光工具之一例示性系統之一示意圖。

圖11係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之一示意圖。

圖12係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之另一示意圖。

圖13A至圖13C繪示透過一雷射發射加工工具之一切削刃所發射之例示性新月形光束。

圖14係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之另一示意圖。

圖15係繪示自一基於單晶金剛石之雷射發射加工工具獲得之例示性測試資料的一曲線圖。

圖16係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之另一示意圖。

圖17係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之一示意圖。

圖18係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之一示意圖。

圖19係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之一示意圖。

圖20係包含一雷射發射加工工具之一例示性系統之一示意圖。

圖21係包含一雷射發射磨削工具之一例示性系統之一示意圖。

圖22係包含一透明工件及一非雷射發射磨削工具之一例示性系統之一示意圖。

圖23係包含一雷射發射刻壓工具(其刻壓一工件W)之一例示性材料特性測試系統之一示意圖。

圖24係包含一雷射發射刻壓工具(其刻壓一工件W)之一例示性材料特性測試系統之一示意圖。

各種圖式中之相同元件符號指示相同元件。

本發明之一態樣係針對一種系統，其包含一雷射產生器及一雷射發射加工工具。該雷射發射加工工具可加工由一材料(例如陶瓷、半導體、光學晶體、玻璃、金屬合金、塑膠、複合物、骨頭、牙齒及其類似者)界定之一工件，該材料最小化工具加工力，同時改良該工件之表面光潔度、美感、形式可重複性及總體可加工性。

本發明之另一態樣包含一種利用包含該雷射發射加工工具之該系統來加工該工件之方法。在一實例中，在使該工件與該雷射發射加工工具直接接合之後，該雷射發射加工工具將雷射輻射自該雷射產生器發射至該工件以削弱該工件之結合且因此軟化該工件以最終使該工件塑性變形及/或熱軟化。

參考圖1，大體上以10展示一例示性雷射發射加工工具。雷射發射加工工具10界定複數個表面或面12至20。複數個表面或面12至20之表面12可指稱一雷射束入射面。複數個表面或面12至20之表面14可指稱一前刀面。複數個表面或面12至20之表面16可指稱一後隙面或間隙面。複數個表面或面12至20之表面18可指稱一第一側面或一前側面。複數個表面或面12至20之表面20可指稱一第二側面或一後側面。

第一側面18之一第一端18₁延伸遠離雷射束入射面12之一第一端12₁。第二側面20之一第一端20₁延伸遠離雷射束入射面12之一第二端12₂。

前刀面14之一第一端14₁延伸遠離第一側面18之一第二端18₂。後隙面16之一第一端16₁延伸遠離第二側面20之一第二端20₂。前刀面14之一第 二端14₂連結至後隙面16之一第二端16₂以界定一切削刃22。

此外，前刀面14之第一端14₁依一角度θ₁₄延伸遠離第一側面18之第二端18₂，且後隙面16之第一端16₁依一角度θ₁₆延伸遠離第二側面20之第二端20₂。由前刀面14及第一側面18界定之角度θ₁₄可指稱一前角。由後隙面16及第二側面20界定之角度θ₁₆可指稱一螺腹角或後角。如相對於圖5A至圖5E將更詳細描述，前角θ₁₄及螺腹角θ₁₆係描述在雷射發射加工工具10本身之內文中且無關於雷射發射加工工具10相關之一周圍環境，諸如(例如)雷射發射加工工具10相對於一工件定位之方式(參閱(例如)圖4中之W)。

複數個表面或面12至20之一或多個表面(參閱(例如)雷射束入射面12)可界定雷射發射加工工具10之一雷射束入射端24。此外，複數個表面或面12至20之一或多個表面(參閱(例如)前刀面14及後隙面16)可界定雷射發射加工工具10之一雷射束出射端26。

此外，複數個表面或面12至20之一或多個表面(參閱(例如)前刀面14及第一側面18)可界定雷射發射加工工具10之一第一側28。此外，複數個表面或面12至20之一或多個表面(參閱(例如)雷射束入射面12、後隙面16及及第二側面20)可界定雷射發射加工工具10之一第二側30。

雷射發射加工工具10界定一工具長度l。在一實例中，工具長度l由第一側面18之第一端18₁及切削刃22界限。

此外，雷射發射加工工具10亦可包含施加於雷射發射加工工具10之複數個表面或面12至20之至少一者的一抗反射塗層32。在一實例中，抗反射塗層32可施加於雷射束入射面12。

在切削刃22、前刀面14及後隙面16之一或兩者上包含熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137容許雷射發射加工工具10在一雷射束L離開雷 射發射加工工具10之出射端26時回應於經受雷射束L之熱或曝光而發生化學反應。在熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137發生反應且將雷射發射加工工具10配置成鄰近於工件W之後，自工件W移除材料之速率增大，同時亦使用自雷射發射加工工具10賦予之較小加工力。

如圖1中所見，發射雷射束L穿過雷射發射加工工具10。將雷射束L自一雷射產生器(參閱(例如)圖7中之104)導引向雷射發射加工工具10之雷射束入射端24。雷射束L在雷射束入射面12處依相對於垂直於雷射束入射面12之一線R的一離隙角θ_i進入雷射發射加工工具10。接著，雷射束L在雷射發射加工工具10內依一角度θ_r內部折射且自雷射發射加工工具10之雷射束入射端24沿雷射發射加工工具10之長度l行進至雷射發射加工工具10之雷射束出射端26。

參考圖2A及圖2B，雷射束L界定一雷射束直徑Φ。雷射束直徑Φ可進一步界定：一中心射線Φ_A，其沿雷射束L之一中心軸L_A-L_A(參閱(例如)圖2A)延伸；一第一圓周射線陣列Φ_R1，其配置成與雷射束L之中心軸L_A-L_A相距一第一徑向距離；及至少一第二圓周射線陣列Φ_R2，其配置成與雷射束L之中心軸L_A-L_A相距一第二徑向距離，藉此該第二徑向距離大於該第一徑向距離。

參考圖3，根據光之折射原理，若雷射束L在自一較高折射率n₂之一第一介質(例如一金剛石材料)進入一較低折射率n₁之一第二介質(例如空氣)時依小於臨界角撞擊雷射束入射面12，則雷射束L將在離開雷射發射加工工具10時經歷另一折射。控制關係給出如下：

在一實例中，對於自金剛石過渡至空氣之一雷射束L，一金剛石材料 可具有24.4°之一臨界角；依大於此角度撞擊一表面之任何入射雷射束L將在金剛石中內部反射。在一實例中，圖3繪示離開雷射束出射端26之例示性反射射線Φ_R1、Φ_R2，其等自雷射束入射面12導引至前刀面14。

參考圖4，雷射發射加工工具10之雷射束出射端26之至少一部分在加工程序期間接觸一工件W，安置成鄰近於或浸入至工件W中。界定工件W之材料可包含(但不限於)陶瓷、半導體、光學晶體、玻璃、金屬合金、塑膠、複合物、骨頭、牙齒及其類似者。由於工件W之折射率n₃高於空氣之折射率n₁(其導致內反射之臨界角增大)，所以將雷射發射加工工具10配置成鄰近於工件W或將雷射發射加工工具10浸入至工件W之一容積中允許雷射束L之射線Φ_A、Φ_R1、Φ_R2發射至工件W之選定部分中且由工件W之選定部分吸收。

在一實例中，由矽構成之一例示性雷射發射加工工具10可由等於3.4之一折射率n₂界定，使得由於受加工工件W具有相較於由一金剛石構成之一例示性雷射發射加工工具10之折射率n₂的一較高折射率n₃，所以內反射不受限制。一雷射束L之射線Φ_A、Φ_R1、Φ_R2將進入一工件W之浸漬區域以允許雷射束L有效處理經歷壓縮應力之工件W之一選定區域。相應地，如圖4中所見，允許離開前刀面14之雷射束L之射線Φ_R1、Φ_R2傳播至類似或較高折射率之工件W，而離開後隙面16之雷射束L之射線Φ_R1、Φ_R2表示影響已由後隙面16及切削刃22加工(即，當後隙面16接觸工件W時，後隙面16使工件W退火)之工件W之雷射束L之一部分。

如圖4中所見，雷射束L之中心射線Φ_A聚焦於且離開雷射發射加工工具10之雷射束出射端26之切削刃22。如上文所闡釋，除雷射束L離開雷射發射加工工具10之雷射束出射端26之切削刃22之外，雷射束L亦離開雷射 發射加工工具10之雷射束出射端26之前刀面14及雷射發射加工工具10之雷射束出射端26之後隙面16之一或兩者。在一實例中，第一圓周射線陣列Φ_R1及第二圓周射線陣列Φ_R2之部分可離開前刀面14且第一圓周射線陣列Φ_R1及第二圓周射線陣列Φ_R2之部分可離開後隙面16。

繼續參考圖4，雷射發射加工工具10之雷射束出射端26可安置成鄰近於由雷射發射加工工具10塑性變形及/或熱軟化之一工件W。工件W可大體上界定一壓縮區域W_C及一拉伸區域W_T。

在一些例項中，工件W之壓縮區域W_C可大體上橫跨前刀面14及後隙面16之第二端16₂附近之後隙面16之一部分延伸(即，工件W之壓縮區域W_C橫跨雷射發射加工工具10之切削刃22延伸)。在一些實例中，工件W之拉伸區域W_T可大體上橫跨後隙面16之第二端16₂附近之雷射發射加工工具10之後隙面16延伸且未橫跨雷射發射加工工具10之切削刃22延伸。在其他實例中，工件W之拉伸區域W_T可大體上自後隙面16且橫跨切削刃22延伸，使得工件W之拉伸區域W_T略微橫跨前刀面14之第二端14₂附近之雷射發射加工工具10之前刀面14延伸。在一些例項中，拉伸區域W_T可略微橫跨前刀面14延伸，且在此等例項中，略微橫跨前刀面14延伸之拉伸區域W_T不受限於雷射發射工具10之幾何形狀、工件W之材料、處理參數及其類似者。

參考圖5A至圖5E，前角θ₁₄及螺腹角θ₁₆之一或兩者可對應於將由雷射發射加工工具10加工之一工件W之一材料之一或多項品質。在一實例中，前角θ₁₄可在約91°至約195°之間的範圍內且螺腹角θ₁₆可在約93°至約120°之間的範圍內。一工件W之材料之一或多項品質可與自雷射發射加工工具10賦予工件W之壓縮區域W_C的一壓縮力及自雷射發射加工工具10賦 予工件W之拉伸區域W_T的一拉伸力之不同位準有關。

在一實例中，圖5A之前角θ₁₄可指稱一高度負前角且可大於90°小於約135°。圖5B之前角θ₁₄可指稱一中級負前角，其可大於圖5A之高度負前角θ₁₄；在一實例中，中級負前角θ₁₄可大於約136°且小於約165°。圖5C之前角θ₁₄可指稱一低級負前角，其可大於圖5B之中級負前角θ₁₄；在一實例中，低級負前角θ₁₄可大於約166°且小於約179°。圖5D之前角θ₁₄可指稱一零前角，其大於圖5C之低級負前角θ₁₄；在一實例中，零前角可約等於180°。圖5E之前角θ₁₄可指稱一正前角，其可大於圖5D之零前角θ₁₄；在一實例中，正前角θ₁₄可大於約181°且小於約210°。參考表1，例示性材料及前角θ₁₄之對應例示性範圍經展示如下。

在一實例中，當界定工件W之材料係(例如)具有相對於拉伸之較強壓縮性(即，加工壓縮區域W_C所涉及之力相對大於拉伸區域W_T)的一陶瓷或光學晶體材料時，圖5A之高度負前角θ₁₄或圖5B之中級負前角θ₁₄可為雷射發射加工工具10之一較佳構形。除前角θ₁₄及螺腹角θ₁₆之一或兩者之設計考量之外，自雷射發射加工工具10之雷射束出射端26輻射之雷射束L亦可經選擇性地調整以補償工件W之已知壓縮及拉伸品質。

在另一實例中，高度負前角θ₁₄可為約135°至約155°之間的範圍內之一角度以使用聚焦於切削刃22上但亦偏向前刀面14之一雷射束L來加工源自於一矽材料之一工件W以促進工件W之壓縮區域W_C中之材料之塑性變形、熱軟化及移除。替代地，若期望，則雷射束L可聚焦於切削刃22上但亦偏向後隙面16以最小化對工件W之拉伸區域W_T之子表面損壞且促進工件W之一退火或「癒合」效應。相應地，使雷射束L偏向前刀面14之動作增加材料移除，同時保持雷射發射加工工具10之完整性。此外，若使雷射束L偏向後隙面16，則可最小化或消除工件W之後處理(例如拋光)。

在參考圖5D之又一實例中，可歸因於大多數金屬(諸如(例如)鋁)具有相對於壓縮之較強拉伸性的事實而選擇一零前角θ₁₄用於加工源自於一金屬或金屬組合物之一工件W；因此，可利用正前角θ₁₄(參閱(例如)圖5E)或接近零度之前角θ₁₄(參閱(例如)圖5C)來加工金屬或聚合材料。然而，複合材料具有諸多類型且因此材料組合物亦將控制幾何形狀。相應地，為促進具有一強拉伸品質之一材料之拉伸區域之可加工性，雷射束L可聚焦於切削刃22上但亦偏向後隙面16以促進工件W之拉伸區域W_T中之材料之塑性變形、熱軟化及移除。

參考圖1，使雷射束偏向雷射發射加工工具10之雷射束出射端26之前 刀面14及後隙面16之一者的動作係描述如下。在一實例中，圖1之雷射發射加工工具10可由一中級負前角θ₁₄界定，且基於斯奈爾(Snell)定律，可鑑於雷射發射加工工具10之一已知長度l及切削刃22下方之一所要位置(參閱(例如)水平線a)來計算最小離隙角θ_i。

當光(即，雷射束L)進入一較高折射率n₂之一介質(即，由雷射發射加工工具10界定之介質)時，光束將使入射光束折射成不垂直於雷射束入射面12。界定雷射發射加工工具10之介質的例示性材料可包含(但不限於)：金剛石、藍寶石、碳化物、立方氮化硼(CBN)、矽、氮化物、鋼、合金、陶瓷、氧化鋁、晶體、玻璃複合物及其類似者。光將折射之量係基於斯奈爾定律，其指出：使用以下關係式來約束進入角之正弦：

假定空氣之n₁=1，θ ₂可導出如下：

因此，，亦改寫為

對於圖1中之角A、B及C處所識別之三角形ABC，當角A係90°-θ_i且角C係θ_i-θ_f時，使用內錯角關係。使用斯奈爾定律之改寫形式，角C亦可改寫為：

對於切削刃22之線a下方之雷射束L之一所要位置，若雷射發射加工工具10之折射率n₂及雷射發射加工工具10之長度l係已知的(應注意，長度l_c係補償歸因於後離隙角θ_i之長度減小之三角形之長度)，則可使用以下公 式依據將雷射束向上折射至切削刃22中所需之最小後角來解算三角形ABC。在一實例中，一基於金剛石之雷射發射加工工具10可由0.050mm至0.100mm之間的範圍內之一初始研光量h_i界定。因此，縮短長度l之對應反正切對於以下情況而言係較小的：

且可假定：

可依據已知值a及l來解算方程式9(其展示如下)以獲得θ_i。

其中：

lcl=金剛石之長度

金剛石之長度

a=切削刃線下方之光束之所要位置

θ_i=用於達成光束折射至切削刃之最小入射角

參考圖2A及圖2B，雷射束之所要位置可對應於光(即，雷射)束直徑Φ。在一實例中，根據方程式10(其展示如下)，光束之所要位置可直接對應於雷射束直徑Φ： 其中R%對應於用於確保整個雷射束L係在切削刃22之線下方的額外安全邊際。

利用以上方程式9及10，以下實例及相關聯表表示複數個例示性雷射發射加工工具10。如下所見，例示性雷射發射加工工具10之各者可由(例 如)界定雷射發射加工工具10之介質的不同前角θ₁₄及材料(例如金剛石、藍寶石、碳化物、立方氮化硼(CBN)、矽、氮化物、鋼、合金、陶瓷、氧化鋁、晶體、玻璃複合物及其類似者)界定。

以下例示性雷射發射加工工具10係針對一負前角θ₁₄(參閱(例如)圖5A、圖5B或圖5C)及一金剛石材料。

實例1

將表2之變數資料應用於方程式10，a(即，切削刃22下方之光束之所有位置)係解算如下：

a=0.12mm (13)

藉此，雷射發射加工工具10之第一側面18下方之有效光束位置係：(h_i+a)=(0.050mm+0.12mm)=0.17mm。

接著，將所解算之a(即，切削刃22下方之光束之所要位置)及表2之變數資料應用於方程式1，最小離隙角θ_i係解算如下：

θ _i =5° (16)

以下例示性雷射發射加工工具10係針對一負前角θ₁₄(參閱(例如)圖5A、圖5B或圖5C)及一藍寶石材料。

實例2

將表3之變數資料應用於方程式10，a(即，切削刃22下方之光束之所有位置)係解算如下：

a=0.12mm (19)

藉此，雷射發射加工工具10之第一側面18下方之有效光束位置係：(h_i+a)=(0.050mm+0.12mm)=0.17mm。

接著，將所解算之a(即，切削刃22下方之光束之所要位置)及表3之變數資料應用於方程式9，最小離隙角θ_i係解算如下：

θ _i =7° (22)

相比而言，如上所見，鑑於實例1之基於金剛石之雷射發射加工工具10之第一側面18下方之雷射束L之相同進入位置，由實例2之藍寶石界定 之較低折射率n₂導致一較大後離隙角θ_i將雷射束L導引至切削刃22。

以下例示性雷射發射加工工具10係針對一零前角θ₁₄(參閱(例如)圖5D)及一金剛石材料。

實例3

將表4之變數資料應用於方程式10，a(即，切削刃22下方之光束之所有位置)係解算如下：

a=0.17mm (25)

藉此，雷射發射加工工具10之第一側面18下方之有效光束位置係：(h_i+a)=(0mm+0.17mm)=0.17mm。

接著，將所解算之a(即，切削刃22下方之光束之所要位置)及表4之變數資料應用於方程式9，最小離隙角θ_i係解算如下：

θ _i =7° (28)

參考圖6，其展示可為一鏜削/分割半徑工具之一例示性雷射發射加工 工具10。圖6表示由X-Z參考座標標註之雷射發射鏜削/分割半徑工具10之一俯視圖。如圖6中所見，雷射發射鏜削/分割半徑工具10經設定大小以在雷射束入射面12處提供一足夠離隙角θ_bi，其允許雷射束L在定位於一工具固持器(圖中未展示)之背面上時朝向切削刃22折射。平面可界定為圍繞Y軸旋轉，其中Y軸根據X-Z參考座標指向頁面外；除離隙角θ_bi之外，雷射束入射面12可徑進一步離隙以對應於θ_i來將雷射束L向上導引至切削刃。

參考圖7，其展示包含上文所描述之雷射發射加工工具10之任何者的一系統100。在一實例中，系統100可改裝至一既有加工工具上以提供工件W之雷射輔助加工。在另一實例中，系統100可實施為用於提供工件W之雷射輔助加工的獨立設備。

系統100包含具有一上游端102_U及一下游端102_D之一外殼102。外殼102之下游端102_D可界定經設定大小以機械保持雷射發射加工工具10之一凹槽、空腔或其類似者。外殼102之上游端102_U藉由一光纖106(其由一上游端106_U及一下游端106_D界定)光學連接至一雷射產生器104。

雷射產生器104產生雷射束L，雷射束L自光纖106之上游端106_U穿過光纖106之長度而導引出光纖106之下游端106_D，下游端106_D連接至外殼102之上游端102_U。雷射束L自外殼102之上游端102_U穿過外殼102之長度且光學傳送出外殼102之下游端102_D，使得雷射束L被導引至雷射發射加工工具10之雷射束入射面12處。接著，雷射束L行進穿過雷射發射加工工具10且離開雷射發射加工工具10之切削刃22及前刀面14及後隙面16之一或兩者。儘管上文已將雷射束L描述為被發射穿過光纖106，但光纖106之使用係一例示性構形，因為應瞭解，雷射束L可依任何所要方式自雷射產生器104發射至外殼102。

儘管上文將一雷射束L描述為由雷射產生器104產生，但雷射產生器104可替代地指稱產生光、能量或其類似者之一「產生器」。在一實例中，產生器104可產生電磁光譜中之任何位置之一光束L，其包含可見至不可見光譜範圍。

在一實例中，系統100可包含安置於外殼102內且光學連接至光纖106之下游端106_D的一準直透鏡108。準直透鏡108使雷射束L準直，接著，引導雷射束L穿過在外殼102內安置於準直透鏡108下游且光學連接至準直透鏡108之一系列聚焦透鏡110。聚焦透鏡系列110減小光點大小且將雷射束L聚焦於可橫跨雷射發射加工工具10之雷射束入射面12延伸的一焦平面。

系統100亦可包含連接至聚焦透鏡系列110之一聚焦旋鈕112。藉由旋轉聚焦旋鈕112，一使用者可藉由使聚焦透鏡系列110之位置移位來選擇性地調整雷射束直徑Φ及焦平面。

回應於雷射束L之塑形及/或設定大小，使用者可確證對雷射束L離開雷射發射加工工具10之雷射束出射端26之方式的控制，使得雷射束L不僅離開切削刃22，且亦離開前刀面14及後隙面16之一或兩者，藉此可使離開雷射束出射端26之射線Φ_R1、Φ_R2選擇性地偏向以離開前刀面14及後隙面16之一者而非前刀面14及後隙面16之另一者。

雷射束L可基於雷射發射加工工具10之雷射束出射端26與工件W之間的接觸面積及其他加工參數(其包含(但不限於)速度(例如轉軸RPM)、工件W之切削深度、交叉饋及雷射功率)塑形及/或設定大小。此外，可使用連接至聚焦透鏡系列110(其在雷射束L離開準直透鏡108時改變雷射束L之角度)之光束定位台114來相對於切削刃22精確定位雷射束L。

在另一實例中，系統100可包含連接至外殼102之一精密工具高度調 整器116，其允許相對於工件W精細及自動調整雷射發射加工工具10之切削刃22。精密工具高度調整器116之使用者操縱容許在製造具有亞微米級(即，小於1微米)容限之精密零件時改良光製及圖案形式。

在又一實例中，系統100可包含連接至外殼102之智慧型回轉系統118。智慧型回轉系統118容許雷射發射加工工具10之切削刃22依任何所要角度旋轉以使雷射發射加工工具10之切削刃22能夠在(例如)加工一工件W之凹面或凸面時沿其整個切削半徑均勻地切削及磨耗，其中雷射發射加工工具10之旋轉角經最佳化使得沿切削刃22之磨耗區域關於其中心對稱。

如上文所描述，系統100可作為一改裝系統或一獨立儀器併入以提供工件W之雷射輔助加工。如上文圖6中所見，雷射發射加工工具10可為一鏜削/分割半徑工具，因而，由系統100執行之加工程序可包含鏜削一工件W之動作。儘管由系統100執行之加工程序可包含鏜削動作，但加工程序不限於為鏜削，而是可包含(例如)車削、精密(即，容限在數十微米或數百微米內)鑽削/銑削(參閱(例如)圖8)、刻劃/刻痕(參閱(例如)圖9)、切割(參閱(例如)圖10)及其類似者。在一實例中，轉動操作係作為抵著一加工工具移動材料之主要方法使工件W旋轉之操作；車床係用於轉動之主要加工工具。在另一實例中，銑削操作係其中加工工具旋轉以使一或多個切削刃抵著工件W推動之操作；銑床係用於銑削之主要加工工具。在又一實例中，鑽削操作係其中藉由使具有切削刃之一旋轉加工工具之下端與工件W接觸來產生或精磨孔之操作；鑽削操作主要在鑽床中進行，但有時亦在車床或銑床上進行。在又一實例中，切割操作可包含使用一精密(即，容限在數十微米或數百微米內)砂輪/鋸條來分斷或鋸切。

參考圖8至圖10'，其等大體上以100a、100b及100c展示例示性系統。圖8之系統100a係包含一例示性雷射發射鑽削/銑削工具10a之一例示性鑽削/銑削系統。圖9之系統100b係包含一例示性雷射發射刻劃/刻痕工具10b之一例示性刻劃/刻痕系統。圖10之系統100c係包含一例示性雷射發射切割工具10c之一例示性切割系統。圖10'之系統100c'係包含一例示性雷射發射拋光工具10c'之一例示性拋光系統。系統100a、100b、100c、100c'可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件且因此此處不進一步加以詳述。

在一實例中，圖8之鑽削/銑削系統100a可圍繞一中心軸A-A旋轉R以加工工件W。為容許圍繞中心軸A-A旋轉R，外殼102可包含一隔離旋轉軸承系統120。隔離旋轉軸承系統120防止安置於外殼102內之光學器件隨雷射發射鑽削/銑削工具10a旋轉而旋轉。此外，鑽削/銑削系統100a可包含一分束器122，其安置於外殼102內且配置成靠近外殼102之下游端102_D以將雷射束L輸送至雷射發射鑽削/銑削工具10a之雷射束入射面12之多個位置。鑽削/銑削系統100a之例示性用途可包含(但不限於)精密鑽削/銑削陶瓷、半導體、光學晶體、玻璃、金屬、骨頭、牙齒及其類似者。

在一實例中，除各自雷射發射加工工具10b、10c之形狀及/或結構之外，圖9之刻劃/刻痕系統100b及圖10之切割系統100c可包含相對於外殼102之實質上類似結構。如圖9中所見，刻劃/刻痕系統100b包含相似於一尖筆之一圓錐形雷射發射刻劃/刻痕工具10b。刻劃/刻痕系統100b之例示性用途可包含(但不限於)半導體晶圓刻劃/刻痕、半導體電路刻痕及其類似者。如圖10中所見，切割系統100c包含一實質上平坦或鈍化雷射發射切割工具10c。儘管雷射發射切割工具10c可不斷旋轉，但雷射束L可在雷射 發射切割工具10c之雷射束出射端26與工件W之間的接觸點沿一固定光束路徑時保持靜置。切割系統100c之例示性用途可包含(但不限於)玻璃切割、晶圓切割及其類似者。

在一實例中，圖10'之拋光系統100c'可包含一光學墊介面，其允許一雷射束L發射穿過其而至一拋光/研光墊。發射雷射束L允許熱軟化工件W。與一習知非雷射拋光/研光程序相比，工件W之軟化將促進一較高材料移除速率。另外，一熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137(參閱(例如)圖17)可噴射或安置於雷射發射拋光工具10c之雷射束出射端26及/或研光墊上以增強雷射發射及增強工件W之拋光/研光特性。

參考圖11，其大體上以100d展示一例示性系統。系統100d係包含一例示性雷射發射切削工具10d之一例示性切削系統。雷射發射切削工具10d可包含實質上類似於上文所描述之圖1之雷射發射加工工具10之幾何形狀的一幾何形狀。系統100d可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件且因此此處不進一步加以詳述。

如上文相對於圖7之系統100所類似描述，系統100d之產生器104可產生電磁光譜中之任何位置之一光束L，其包含可見至不可見光譜範圍。在一實例中，產生器104可為包含一雙雷射系統(即，可見光及IR光)之一雷射產生器，其中可見光束及IR光束兩者係共線的。可見光束(其可為(例如)一632nm HeNe光束)用於使光束L沿(一XYZ座標系之)一X軸相對於雷射發射切削工具10d之刀尖半徑居中；IR光束(其可為(例如)1064nm)用於使光束L沿(一XYZ座標系之)一Y軸與其所要位置對準。

如圖11中所見，外殼102亦可包含一X軸微調旋鈕124、一Y軸微調旋鈕126及一Z軸微調旋鈕128。X軸微調旋鈕124、Y軸微調旋鈕126及Z軸 微調旋鈕128連接至準直透鏡108及聚焦透鏡系列110，使得X軸微調旋鈕124、Y軸微調旋鈕126及Z軸微調旋鈕128之一或多者之旋轉導致對光束L進入雷射發射切削工具10d之雷射束入射面12之方式的精確控制以將光束L選擇性地導引出雷射發射切削工具10d之雷射束出射端26之切削刃22及前刀面14及後隙面16之一或多者。

參考圖12，光束L之可見光束用於將光束L定位至(一XYZ座標系之)一所要X軸位置。因為光束L之可見光束與光束L之IR光束共線，所以可見光束充當一引導雷射。

如圖12中所見，系統100d亦可包含一可見光束成像攝影機130，其包含光束對準軟體。在一實例中，攝影機130可連接至一電腦工作站132，電腦工作站132包含可在一可程式化系統上執行及/或解譯之程式，該可程式化系統包含至少一可程式化處理器(其可為專用或通用的，該至少一可程式化處理器經耦合以自一儲存系統接收資料及指令及將資料及指令傳輸至一儲存系統)、至少一輸入裝置及至少一輸出裝置。回應於光束對準軟體判定光束L之可見光束(其可指稱一可見校準光束)未根據由可見光束成像攝影機130成像之一影像來最佳對準，攝影機130可將一信號發送至電腦工作站132以在一顯示器上顯示與X軸微調旋鈕124、Y軸微調旋鈕126及Z軸微調旋鈕128之一或多者之調整或旋轉相關聯的指令或建議最佳化值。

由產生器104投射之可見光束L可經塑形以相似於雷射發射切削工具10d之切削刃22或刀尖半徑。參考圖13A至圖13C，由產生器104投射之可見光束L可經塑形以相似於對應於雷射發射切削工具10d之切削刃22或刀尖半徑之形狀的一新月形形狀。在一實例中，X軸微調旋鈕124、Y軸微調 旋鈕126及Z軸微調旋鈕128之一或多者可經調整以取決於(例如)被切削之工件W之幾何形狀或沿雷射發射切削工具10d之刀尖半徑之一最大「工作面積」來使可見光束L居中(參閱(例如)圖13A)或偏向一所要方向(參閱(例如)圖13B中之一左光束偏向或圖13C中之一右光束偏向)。

參考圖14，系統100d亦可包含一能量計或功率計134。在一實例中，功率計134可連接至電腦工作站132。如圖14中所見，光束L之IR光束(其亦用於切削工件W之雷射輔助切削程序期間)可用於實施光束L相對於雷射發射切削工具10d之幾何形狀的一精細對準及精確定位。相應地，在一實例中，IR光束(或替代波長)穿過雷射發射切削工具10d之切削刃22或刀尖半徑且IR光束之輸出功率由功率計134量測以使光束L居中。

參考圖15，其展示繪示自一基於單晶金剛石之雷射發射加工工具10獲得之例示性測試資料的一曲線圖200。基於單晶金剛石之雷射發射加工工具10可由一0.5mm刀尖半徑界定。藉由調整或旋轉Y軸微調旋鈕126以移動光束L之Y軸位置(其使光束L沿前角θ₁₄及螺腹角θ₁₆有效移動)來產生與曲線圖200相關聯之資料。一旦已標繪資料，則將點1及2識別為與光束L之100%傾偏(rake bias)及光束L之100%側偏(flank bias)相關聯的最大限度。一旦由功率計134感測之功率讀數在前角θ₁₄及螺腹角θ₁₆處開始飽和，則識別點1及2。一旦已識別有效區域(介於點1與2之間)，則使用者可基於將被加工之工件W及應用及雷射發射加工工具10之幾何形狀來選擇一所要光束位置及相關聯偏向。

如上文圖5A至圖5E中所闡釋，可基於一工件W之幾何形狀及界定工件W之材料之品質來選擇一雷射發射加工工具10之一特定幾何形狀(即，界定一中級負斜度、一高度負斜度及一零斜度之前角θ₁₄展現特定材料上 之壓縮力及拉伸力之不同位準)。在一實例中，一些材料(諸如陶瓷及光學晶體)具有強壓縮性及弱拉伸性，其將導致界定一高度負斜度之一選定前角θ₁₄(參閱(例如)圖5A)。

在使用一高度負傾斜雷射發射切削工具10d來加工矽之一實例中，系統100d之一使用者可選擇使光束L偏向高度負傾斜雷射發射切削工具10d之前刀面14以支援發生於工件W之壓縮區域W_C中之材料移除。如上文所闡釋，光束L弱化工件W之壓縮區域W_C中之分子鍵以因此減小材料之硬度，藉此使材料更易加工。

替代地，在另一實例中，使用者可判斷加工程序及工具力引起工件W之拉伸區域W_T之表面及子表面損壞。為最小化此損壞，系統100d之使用者可選擇使光束L偏向雷射發射切削工具10d之後隙面16，其中退火或「癒合」效應將最小化工件W之拉伸區域W_T之表面及子表面損壞之發生。

在關於加工一金屬(諸如鋁)之又一實例中，一零或正傾斜雷射發射切削工具10d可由一使用者選擇，此係因為金屬通常具有強拉伸區域W_T及弱壓縮區域W_C。為進一步促進工件W之拉伸區域W_T之可加工性，可使光束L偏向雷射發射切削工具10d之後隙面16。

參考圖16，系統100d亦可包含一光束測繪器136。在一實例中，光束測繪器136可連接至電腦工作站132。亦可使用光束測繪器136來對準光束L，光束測繪器136對偵測雷射發射切削工具10d之各種角度及幾何形狀足夠敏感。

參考圖17，其大體上以100f展示一例示性系統。系統100f係包含一例示性雷射切削工具10f之一例示性切削系統。雷射發射切削工具10f可包 含實質上類似於上文所描述之圖1之雷射發射加工工具10之幾何形狀的一幾何形狀。系統100f可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件且因此此處不進一步加以詳述。系統100f亦可包含含於外殼102內之一光學子外殼101。光學子外殼101可藉由用於調整含於光學子外殼101內之光學器件108、110的一空間調整裝置111來連接至外殼102。光學器件108、110在三維XYZ座標系之一X方向、一Y方向或一Z方向之任何者上的空間調整調整雷射束L進入至雷射發射切削工具10f之入射面12中以導引、塑形及定位切削刃22及前刀面14及後隙面16之一或兩者處的雷射束L。

參考圖18，其大體上以100g展示一例示性系統。系統100g係包含一例示性雷射發射切削工具10g之一例示性切削系統。雷射發射切削工具10g可包含實質上類似於上文所描述之圖1之雷射發射加工工具10之幾何形狀的一幾何形狀。系統100g可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件且因此此處不進一步加以詳述。系統100g亦可包含含於一供應器或貯存器內之一熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137。熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137可透過一軟管139傳送出貯存器及一噴嘴141。包含一泵及閥之一或多者的一致動器143可流體連接至軟139以確證對將噴射或安置於雷射發射切削工具10g之雷射束出射端26上之熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137之量的控制。在一實例中，一電腦工作站132可連接至致動器143以(例如)將一信號發送至致動器143而容許熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137朝向雷射發射切削工具10g之雷射束出射端26不斷流動或週期性流動(例如，藉由連續打開及關閉閥)。儘管可泵送熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137，但可替代地重力進給熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137。此外，儘管可噴射熱活化/雷 射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137，但可替代地使熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137噴霧或湧出。在一轉動、鑽削、磨削或拋光應用中，熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137可安置於雷射發射切削工具10g之雷射束出射端26上。此外，可將熱活化/雷射活化切削流體/漿液/蝕刻劑137導引向工件W、雷射發射切削工具10g或工件W及雷射發射切削工具10g兩者。

參考圖19，其大體上以100h展示一例示性系統。系統100h係包含至少一例示性雷射發射切削工具10h(例如10h₁及10h₂兩者)之一例示性切削系統。各雷射發射切削工具10h₁、10h₂可包含實質上類似於上文所描述之圖1之雷射發射加工工具10之幾何形狀的一幾何形狀。系統100h可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件且因此此處不進一步加以詳述。系統100h亦可包含一分束器146。分束器146將雷射束L分割成一第一光束部分L1及一第二光束部分L2。第一光束部分L1被導引至第一雷射發射切削工具10h₁之入射面12且第二光束部分L2被導引至第二雷射發射切削工具10h₂之入射面12。系統100h可用於將雷射能量同時導引至第一雷射發射切削工具10h₁且第二光束部分L2被導引至第二雷射發射切削工具10h₂之入射面12。

參考圖20，其大體上以100i展示一例示性系統。系統100i係包含例示性雷射發射切削工具10i及至少一雷射產生器104h(例如104₁及104₂兩者)之一例示性切削系統。雷射發射切削工具10i可包含實質上類似於上文所描述之圖1之雷射發射加工工具10之幾何形狀的一幾何形狀。系統100i可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件且因此此處不進一步加以詳述。第一雷射產生器104₁產生透過一第一光纖106₁傳送之一第一雷射 束L1(其隨後被導引至雷射發射切削工具10i之入射面12)且第二雷射產生器104₂產生透過一第二光纖106₂傳送之一第二雷射束L2(其隨後被導引至雷射發射切削工具10i之入射面12)。第一雷射束L1及第二雷射束L2可由唯一波長界定，將該等波長輸送至雷射發射切削工具10g之雷射束出射端26之不同部分(例如切削刃22、前刀面14及後隙面16)以將多個雷射能量源提供至雷射發射切削工具10g之不同側以將不同類型之雷射能量提供至工件W。

參考圖21，其大體上以100j展示一例示性系統。系統100j係包含磨削一工件W之一雷射發射磨削工具10j的一磨削系統。在一些例項中，磨削工具10j可用於一拋光操作中，因此，工具10j及系統100j可替代地指稱一雷射發射拋光工具及一拋光系統。雷射發射磨削工具10j可經塑形以界定具有一輪或輪胎形狀之圓盤，該輪或輪胎形狀由連結第一側壁表面140及第二側壁表面142之一輪面138界定。系統100j可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件(例如外殼102及其類似者)且因此此處不進一步加以詳述。如圖21中所見，雷射束L被導引至界定雷射發射磨削工具10j之第一側壁表面140的雷射束入射端24且接著離開界定雷射發射磨削工具10j之輪面138的雷射束出射端26。輪面138直接接合工件W，工件W由雷射束L加熱及軟化以增強工件W之可加工性(即，磨削)。

參考圖22，其大體上以100k展示一例示性系統。系統100k係包含一雷射發射工件W及磨削工件W之一非光學發射磨削工具10k的一磨削系統。非光學發射磨削工具10k可經塑形以界定具有一輪或輪胎形狀之圓盤，該輪或輪胎形狀由連結第一側壁表面146及第二側壁表面148之一輪面144界定。系統100k可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件 (例如外殼102及其類似者)且因此此處不進一步加以詳述。如圖22中所見，在非光學發射磨削工具10k之輪面144處導引雷射束L穿過工件W。由於雷射束L入射於非光學發射磨削工具10k之輪面144上，所以輪面144由雷射束L加熱以增強工件W之可加工性(即，磨削)。

參考圖23，其大體上以100l展示一例示性系統。系統100l係包含刻壓一工件W之一雷射發射刻壓工具10l的一材料特性測試系統。系統100l可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件(例如外殼102及其類似者)且因此此處不進一步加以詳述。

在一實例中，系統100l之雷射發射刻壓工具10l刻壓(奈米、微米或宏觀級)以測試工件W之材料硬度。可在室溫(例如72℉)處或在接近室溫(例如72℉)處進行材料硬度測試以判定材料在高溫處之行為、穩定性及硬度。

一工具軸150可自外殼102之下游端102_D延伸。一負載施加致動器152可連結至工具軸150且一位移感測器154可配置於工具軸150周圍。在由雷射發射刻壓工具10l加熱及軟化工件W之後，致動負載施加致動器152以使工具軸150朝向工件W直進。由於雷射發射刻壓工具10l被驅動至工件W中且刻壓工件W，所以位移感測器154偵測工具軸150沿直進方向朝向工件W行進之量。位移感測器154連接至電腦工作站132以在一顯示器上顯示工具軸150之行進量及與工具軸150之行進量相關聯之工件W之材料之一對應硬度。

參考圖24，其大體上以100m展示一例示性系統。系統100m係包含刻壓一工件W之一雷射發射刻壓工具10m的一材料特性測試系統。系統100m可包含實質上類似於圖7之系統100之結構及組件(例如外殼102及其 類似者)且因此此處不進一步加以詳述。

在一實例中，系統100m之雷射發射刻壓工具10m刻壓(奈米、微米或宏觀級)以測試工件W之材料硬度。可在室溫(例如72℉)處或在接近室溫(例如72℉)處進行材料硬度測試以判定材料在高溫處之行為、穩定性及硬度。

如同圖23之系統100l，系統100m包含自外殼102之下游端102_D延伸的一工具軸156。一負載施加致動器158可連結至工具軸156且一位移感測器160可配置於工具軸156周圍。負載施加致動器158經致動以使工具軸156朝向工件W直進。由於雷射發射刻壓工具10m被驅動至工件W中且刻壓工件W，所以位移感測器160偵測工具軸156沿直進方向朝向工件W行進之量。位移感測器160連接至電腦工作站132以在一顯示器上顯示工具軸156之行進量及與工具軸156之行進量相關聯之工件W之材料之一對應硬度。

系統100m亦可包含(例如)配置於外殼102內之一電荷耦合裝置(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)攝影機162及一分束器或雷射束反射鏡164。CCD攝影機162連接至電腦工作站132以實施拉曼(Raman)光譜分析，使得雷射束L亦由雷射束反射鏡164反射回CCD攝影機162以擷取雷射束L之散射線Φ_A、Φ_R1、Φ_R2之影像以在刻壓程序期間執行工件W之原位特性材料。

已描述若干實施方案。然而，應瞭解，可在不背離本發明之精神及範疇之情況下進行各種修改。相應地，其他實施方案係在以下申請專利範圍之範疇內。例如，申請專利範圍中所列舉之動作可依一不同順序執行且仍達成所要結果。

Claims (29)

1. 一種用於加工一工件(W)之雷射發射加工工具(10)，該雷射發射加工工具(10)包括：一材料體，其具有一入射面(12)、一前刀面(14)、連接至該前刀面(14)之一後隙面(16)、延伸於該入射面(12)與該前刀面(14)之間的一前側面(18)及延伸於該入射面(12)與該後隙面(16)之間的一後側面(20)，其中該前刀面(14)至該後隙面(16)之該連接界定一切削刃(22)，其中該入射面(12)經構形以接收一雷射束(L)且將該雷射束(L)折射至該前刀面(14)、該後隙面(16)及該切削刃(22)以引起該雷射束(L)折射至該工件(W)中之在至少該前刀面(14)接近處延伸之一壓縮區域(W_C)及在該後隙面(16)接近處延伸之一拉伸區域(W_T)處且加熱該工件(W)，及其中該前刀面(14)延伸遠離該前側面(18)以界定一前角(θ₁₄)且該後隙面(16)延伸遠離該後側面(20)以界定相對於該前角(θ₁₄)之一螺腹角(θ₁₆)，該前角(θ₁₄)經設定大小以界定以下前角之一者，該等前角包含：一高度負前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一最高壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一最低拉伸區域(W_T)；一中級負前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一高壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一低拉伸區域(W_T)；一低級負前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一中等壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一中等拉伸區域(W_T)； 一零前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一低壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一高拉伸區域(W_T)；及一正前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一最低壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一最高拉伸區域(W_T)。
2. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該最高壓縮區域(W_C)、該高壓縮區域(W_C)、該中等壓縮區域(W_C)、該低壓縮區域(W_C)及該最低壓縮區域(W_C)之各者亦沿該切削刃(22)延伸。
3. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該最高拉伸區域(W_T)、該高拉伸區域(W_T)、該中等拉伸區域(W_T)、該低拉伸區域(W_T)及該最低拉伸區域(W_T)之各者亦沿該切削刃(22)延伸。
4. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該高度負前角小於該中級負前角、該低級負前角、該零前角及該正前角之各者。
5. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該高度負前角大於90°且小於135°，其中該中級負前角大於136°且小於165°，其中該低級負前角大於166°且小於179°。
6. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該零前角係約180°。
7. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該正前角大於181°且小於 210°。
8. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該材料選自由以下各者組成之群組：一金剛石、一藍寶石、碳化物、立方氮化硼(CBN)、矽、氮化物、鋼、合金、陶瓷、氧化鋁、晶體及玻璃複合物。
9. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該材料包括金剛石，其中該前角(θ₁₄)經設定大小以界定該高度負前角、該中級負前角或該低級負前角，其中由該入射面(12)相對於該雷射束(L)界定之一離隙角(θ_i)係約5°。
10. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該材料包括藍寶石，其中該前角(θ₁₄)經設定大小以界定該高度負前角、該中級負前角或該低級負前角，其中由該入射面(12)相對於該雷射束(L)界定之一離隙角(θ_i)係約7°。
11. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其中該材料包括金剛石，其中該前角(θ₁₄)經設定大小以界定零前角，其中由該入射面(12)相對於該雷射束(L)界定之一離隙角(θ_i)係約7°。
12. 如請求項1之雷射發射加工工具(10)，其進一步包括安置於該入射面(12)上之一抗反射塗層(32)。
13. 一種用於加工一工件(W)之系統(100)，其包括：一雷射發射加工工具(10)，其包含具有複數個面(12至20)之一材料 體，該複數個面(12至20)包含一前刀面(14)，該前刀面(14)連接至一後隙面(16)以界定該雷射發射加工工具(10)之一切削刃(22)，其中該前刀面(14)延伸遠離該複數個面(12至20)之一側面(18)以界定一前角(θ₁₄)，其中該前角(θ₁₄)經設定大小以界定複數個前角之一者，該複數個前角包含：一高度負前角，其引起該工件(W)之壓縮區域(W_C)呈一最高壓縮區域(W_C)且該工件(W)之拉伸區域(W_T)呈一最低拉伸區域(W_T)；一中級負前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一高壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一低拉伸區域(W_T)；一低級負前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一中等壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一中等拉伸區域(W_T)；一零前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一低壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一高拉伸區域(W_T)；及一正前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一最低壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一最高拉伸區域(W_T)，其中該複數個面(12至20)界定該雷射發射加工工具(10)之一雷射束入射端(24)及該雷射發射加工工具(10)之一雷射束出射端(26)，其中該雷射束出射端(26)由該前刀面(14)、該後隙面(16)及該切削刃(22)界定；一外殼(102)，其具有一上游端(102_U)及一下游端(102_D)，其中該外殼(102)之該下游端(102_D)光學連接至該雷射發射加工工具(10)之該雷射束出射端(26)；一雷射產生器(104)，其光學連接至該外殼(102)之該上游端(102_U)以使由該雷射產生器(104)產生之一雷射束(L)自該外殼(102)之該上游端 (102_U)光學傳送至該雷射束入射端(24)，穿過該材料體而自以下各者傳出：該切削刃(22)；及該前刀面(14)及該後隙面(16)之一或兩者。
14. 如請求項13之系統(100)，其中該外殼(102)包含：光學器件(108、110)；及一光學器件介面(112、114)，其中該光學器件(108、110)包含至少一準直透鏡(108)及一系列聚焦透鏡(110)，其中該準直透鏡(108)光學連接至該雷射產生器(104)以使該雷射束(L)在由該雷射發射加工工具(10)之該雷射束入射端(24)接收之前準直，其中該系列聚焦透鏡(110)光學連接至該準直透鏡(108)以使該雷射束(L)在由該雷射發射加工工具(10)之該雷射束入射端(24)接收之前聚焦，其中該光學器件介面(112、114)包含連接至該系列聚焦透鏡(110)之一聚焦旋鈕(112)，該聚焦旋鈕(112)調整該雷射束(L)之焦平面及一直徑(Φ)以使該雷射束(L)之射線(Φ_R1、Φ_R2)選擇性地偏向該前刀面(14)或該後隙面(16)，其中該光學器件介面(112、114)包含連接至該系列聚焦透鏡(110)之一或多個光束定位台(114)，該一或多個光束定位台(114)改變該雷射束(L)離開該準直透鏡(108)時之雷射束(L)之一角度。
15. 如請求項14之系統(100)，其進一步包含：一X軸微調旋鈕(124)，其連接至該光學器件(108、110)；一Y軸微調旋鈕(126)，其連接至該光學器件(108、110)；及 一Z軸微調旋鈕(128)，其連接至該光學器件(108、110)，其中該等X軸、Y軸及Z軸微調旋鈕(124、126、128)連接至該光學器件(108、110)以使該雷射束(L)之射線(Φ_R1、Φ_R2)選擇性地偏向該前刀面(14)或該後隙面(16)。
16. 如請求項14之系統(100)，其進一步包含：一光學子外殼(101)，其含於該外殼(102)內，其中該光學子外殼(101)藉由一空間調整裝置(111)來連接至該外殼(102)，該空間調整裝置(111)用於在一三維XYZ座標系之一X方向、一Y方向或一Z方向之任何者上調整含於該光學子外殼(101)內之該光學器件(108、110)以調整該雷射束(L)進入至該雷射發射加工工具(10)之該雷射束入射端(24)中。
17. 如請求項13之系統(100)，其進一步包含：一熱活化或雷射活化切削流體、漿液或蝕刻劑(137)，其含於一供應器或貯存器內，將該熱活化或雷射活化切削流體、漿液或蝕刻劑(137)自一噴嘴(141)傳送至該雷射發射加工工具(10)之該雷射束出射端(26)；及一致動器(143)，其包含一泵及閥之一或多者，該致動器(143)流體連接至該供應器或貯存器以確證對將安置於該雷射發射加工工具(10)之該雷射束出射端(26)上之該熱活化或雷射活化切削流體、漿液或蝕刻劑(137)之量的控制。
18. 如請求項13之系統(100)，其進一步包含：一第二雷射產生器(104)，其光學連接至該外殼(102)之該上游端 (102_U)以使由該第二雷射產生器(104)產生之一第二雷射束(L)自該外殼(102)之該上游端(102_U)光學傳送至該雷射束入射端(24)，穿過該材料體而自以下各者傳出：該切削刃(22)；及該前刀面(14)及該後隙面(16)之一或兩者。
19. 如請求項15之系統(100)，其進一步包含：一可見光束成像攝影機(130)，其包含光束對準軟體；及一電腦工作站(132)，其連接至該可見光束成像攝影機(130)，其中該可見光束成像攝影機(130)使透過雷射發射加工工具(10)傳播之一可見校準光束(L)成像且將透過該雷射發射加工工具(10)傳播之該可見校準光束(L)之一影像傳送至該光束對準軟體，其中在該光束對準軟體判定穿過該雷射發射加工工具(10)之該可見校準光束(L)未對準之後，該光束對準軟體將指令提供至該電腦工作站以在一顯示器上顯示與該等X軸、Y軸及Z軸微調旋鈕(124、126、128)之一或多者之調整或旋轉相關聯的指令或一建議最佳化值。
20. 如請求項19之系統(100)，其進一步包含：一能量計或功率計(134)，其連接至該電腦工作站(132)以量測穿過該雷射發射加工工具(10)之該切削刃(22)的該雷射束(L)之輸出功率。
21. 如請求項19之系統(100)，其進一步包含：一光束測繪器(136)，其連接至該電腦工作站以偵測該雷射發射加工 工具(10)之一定向角或幾何形狀以使穿過該雷射發射加工工具(10)之該雷射束(L)對準。
22. 如請求項13之系統(100)，其進一步包含：一精密工具高度調整器(116)，其連接至該外殼(102)。
23. 如請求項13之系統(100)，其進一步包含：一智慧型回轉系統(118)，其連接至該外殼(102)。
24. 如請求項13之系統(100)，其進一步包含：一隔離旋轉軸承系統(120)，其連接至該外殼(102)；及一分束器(122、146)，其安置於該外殼(102)內且配置成靠近該外殼(102)之該下游端(102_D)以將該雷射束(L)輸送至該雷射束入射面(12)之多個位置。
25. 一種用於加工一工件(W)之方法，該方法包括：自一雷射產生器(104)發射一雷射束(L)；在光學連接至該雷射產生器(104)之一外殼(102)之一上游端(102_U)處接收該雷射束(L)；在界定一雷射發射加工工具(10)之一雷射束入射端(24)的一雷射束入射面(12)處接收該雷射束(L)，該雷射束入射端(24)光學連接至一外殼(102)之一下游端(102_D)；使該雷射束(L)發射穿過該雷射發射加工工具(10)之一材料體，該材 料體延伸於該雷射發射加工工具(10)之該雷射束入射端(24)與該雷射發射加工工具(10)之一雷射束出射端(26)之間；將該雷射束(L)選擇性地導引出該雷射發射加工工具(10)之一切削刃(22)及該雷射發射加工工具(10)之一前刀面(14)及該雷射發射加工工具(10)之一後隙面(16)之一或兩者，其中該切削刃(22)、該前刀面(14)及該後隙面(16)界定該雷射發射加工工具(10)之該雷射束出射端(26)，其中該前刀面(14)延伸遠離該雷射發射加工工具(10)之一側面(18)以界定一前角(θ₁₄)，其中該前角(θ₁₄)經設定大小以界定複數個前角之一者，該複數個前角包含：一高度負前角，其引起該工件(W)之壓縮區域(W_C)呈一最高壓縮區域(W_C)且該工件(W)之拉伸區域(W_T)呈一最低拉伸區域(W_T)；一中級負前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一高壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一低拉伸區域(W_T)；一低級負前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一中等壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一中等拉伸區域(W_T)；一零前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一低壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一高拉伸區域(W_T)；及一正前角，其引起該工件(W)之該壓縮區域(W_C)呈一最低壓縮區域(W_C)且該工件(W)之該拉伸區域(W_T)呈一最高拉伸區域(W_T)。
26. 如請求項25之方法，其中該雷射束(L)由一直徑(Φ)界定，該直徑(Φ)具有沿該雷射束(L)之一中心軸(L_A-L_A)延伸之一中心射線(Φ_A)、配置成與 該雷射束(L)之該中心軸(L_A-L_A)相距一第一徑向距離之一第一圓周射線陣列(Φ_R1)及配置成與該雷射束(L)之該中心軸(L_A-L_A)相距一第二徑向距離之至少一第二圓周射線陣列(Φ_R2)，藉此該第二徑向距離大於該第一徑向距離，其中選擇性地導引該雷射束(L)包含：將該雷射束(L)之該中心射線(Φ_A)導引出該雷射發射加工工具(10)之該切削刃(22)；及使該雷射束(L)之該第一圓周射線陣列(Φ_R1)及該雷射束(L)之該第二圓周射線陣列(Φ_R2)之一或兩者偏向該前刀面(14)及該後隙面(16)之一者。
27. 如請求項26之方法，其中使該雷射束(L)之該第一圓周射線陣列(Φ_R1)及該雷射束(L)之該第二圓周射線陣列(Φ_R2)之一或兩者偏向該前刀面(14)及該後隙面(16)之一者包含：調整連接至安置於該外殼(102)內之一系列聚焦透鏡(110)的一聚焦旋鈕(112)，該聚焦旋鈕(112)調整該雷射束(L)之焦平面及該直徑(Φ)。
28. 如請求項26之方法，其中使該雷射束(L)之該第一圓周射線陣列(Φ_R1)及該雷射束(L)之該第二圓周射線陣列(Φ_R2)之一或兩者偏向該前刀面(14)及該後隙面(16)之一者包含：調整連接至安置於該外殼(102)內之一系列聚焦透鏡(110)的一或多個光束定位台(114)以在該雷射束(L)離開安置於該外殼(102)內之一準直透鏡(108)時改變雷射束(L)之一角度。
29. 如請求項26之方法，其中使該雷射束(L)之該第一圓周射線陣列(Φ_R1) 及該雷射束(L)之該第二圓周射線陣列(Φ_R2)之一或兩者偏向該前刀面(14)及該後隙面(16)之一者包含：調整以下一或多者：一X軸微調旋鈕(124)；一Y軸微調旋鈕(126)，其連接至光學器件(108、110)；及一Z軸微調旋鈕(128)，其連接至安置於該外殼(102)內之一系列聚焦透鏡(110)。