[发明专利]微孔激光-高温化学同步复合加工装置及加工方法

权利要求书

1.微孔激光-高温化学同步复合加工装置，其特征在于：包括激光加工单元、工作台和化学加工单元，其中，激光加工单元包括依次连接的激光器、光纤和激光加工头，化学加工单元包括储液箱、输出管道和喷头，输出管道的一端与储液箱连通，另一端与喷头连接，喷头安装在激光加工头的下端，工作台上固定工件，所述激光加工头安装在工件的上端；工作台的下端安装有用于调节工作台倾斜角度的角度调节机构；

所述喷头包括椎体和密封盖，椎体为中空，密封盖盖合在椎体的大开口端，密封盖采用透明材料制成，椎体的小开口端朝向工件，液体输送管道与椎体的侧面连通；

所述化学液由以下体积份的组分组成：磷酸45-55份、硫酸25-35份、硝酸10-15份、乙酸3-7份、尿素2-5份；

所述微孔的直径为0 .08～0 .17mm；

聚焦激光束与化学液的同轴输送，保证在激光烧蚀加工微孔的同时化学液在激光辐照的高温区域发生高温化学反应，去除激光加工后的缺陷层；

所述角度调节机构安装在工作台的下端，包括底座、支撑座、转轴、楔块和调节杆，底座位于最下方，支撑座安装在底座上，工作台安装在支撑座上，支撑座的一端通过转轴与底座连接，楔块安装在支撑座与底座之间，楔块的斜面与支撑座的下底面重合，所述调节杆活动安装在底座上，调节杆与楔块连接，楔块的运动轨迹与转轴垂直或与转轴呈设定角度；

所述调节杆与转轴垂直安装或相对于转轴设定角度安装；

所述调节杆为调节螺钉，底座的上表面设置凸台，贯穿凸台设置螺纹孔，调节螺钉安装在螺纹孔中；

所述底座与支撑座之间靠近转轴的位置安装用于测量底座与支撑座之间夹角的刻度盘；

所述刻度盘为扇形透明板，刻度盘上设有角度刻线，刻度盘的零刻度线与底座的上表面重合；

所述化学加工单元还包括液体回收装置，液体回收装置包括液体回收腔室和回收管道，液体回收腔室通过回转轴安装在旋转轴上，液体回收腔室的下端通过回收管道与储液箱连通；

所述液体回收腔室的上端设置有防护罩；

所述储液箱包括箱体、过滤网和箱盖，过滤网将箱体分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室中设置潜水泵，潜水泵与所述液体输送管道连接，第二腔室与所述液体回收管道连通；

所述工作台为旋转轴，旋转轴为圆柱形阶梯轴，旋转轴的下端通过联轴器与电机相连，旋转轴的上端加工成设定形状，便于工件的定位固定；

所述旋转轴的上端均布有若干个向下倾斜设置的便于熔渣和化学液流下的凹槽；所述旋转轴采用铁磁性材料制成，铁磁性环状压板与旋转轴配合，将工件固定在旋转轴上。

2.根据权利要求1 所述的微孔激光-高温化学同步复合加工装置，其特征在于：所述激光加工头包括扩束透镜、聚焦透镜和外壳，扩束透镜和聚焦透镜均安装在外壳内部，扩束透镜安装在聚焦透镜的上端，扩束透镜和聚焦透镜均为圆盘形凸透镜。

3.权利要求1-2任一所述微孔激光-高温化学同步复合加工装置的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）根据工件上的孔的倾斜角度，调节工作台下方的角度调节机构，使工作台倾斜设定角度；

2）将被加工的工件放置并定位于旋转轴的上端；

3）激光加工开始，激光器输出的激光束经光纤输入到激光加工头，激光加工头将激光束进行准直和聚焦，将激光束通过激光加工头聚焦到工件上，化学液与激光同步且同轴输送到工件上；

4）加工完一个孔后，暂停激光输出，将工作台旋转设定角度后，重复步骤2）加工下一孔，其他孔的加工重复上述步骤。

4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：所述孔的直径为0.08~0.17mm。

5.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：所述步骤1）中，工作台调节的倾斜角度为5~15°。

6.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：化学液的输送速度为0.3-0.8 m/s。

7.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：所述激光的峰值功率为500 MW，频率为10-1000 KHz，光束质量< 1.3。