旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的装置及其方法

技术特征：
1.一种旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的装置，其特征在于：包括安装于微细机床上的基座(1)、机床x-y可移动平台(2)、大长径比微径铣刀(9)、激光器(7)、旁轴射流器(5)、多自由度ccd电子显微镜i(6)和多自由度ccd电子显微镜ii(10)，所述机床x-y可移动平台(2)安装于基座(1)上，所述机床x-y可移动平台(2)上通过专用工具安装工件，所述激光器(7)与旁轴射流器(5)位于工件(4)上方且对工件(4)进行水辅激光加工；所述大长径比微径铣刀(9)位于工件(4)上方且对工件(4)进行微细铣削加工，所述多自由度ccd电子显微镜i(6)与激光器(7)可拆卸连接且位于工件(4)上方，所述多自由度ccd电子显微镜ii(10)与气浮高速电主轴(8)可拆卸连接且位于工件(4)上方；所述旁轴射流器(5)与大长径比微径铣刀(9)分别位于激光器(7)两侧。2.根据权利要求1所述的一种旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的装置，其特征在于：还包括微型测力仪(3)，所述微型测力仪(3)位于机床x-y可移动平台(2)上，所述微型测力仪(3)上方通过专用工具安装工件(4)。3.根据权利要求2所述的一种旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的装置，其特征在于：还包括储液箱(11)与废液回收器(12)，所述储液箱(11)安装于微型测力仪(3)上且工件(4)位于储液箱(11)内，储液箱(11)与废液回收器(12)连接。4.根据权利要求1所述的一种旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的装置，其特征在于：所述大长径比微径铣刀(9)通过专用刀夹与气浮高速电主轴(8)相连接，所述气浮高速电主轴(8)由电机驱动并通过pmac控制系统控制。5.一种根据权利要求1-4任一所述的旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：待加工工件(4)预处理，对所述工件(4)进行表面抛光与超声清洗，去除其表面杂质及有机污渍；s2：将预处理的待加工工件(4)通过专用夹具安装在机床x-y可移动平台(2)上，调节工件(4)表面至其处于水平状态；s3：将待加工工件(4)移至激光器(7)镜头下方，调节多自由度ccd电子显微镜i(6)，待物像清洗可见时确定其位置；打开激光器(7)，调节镜头与待加工工件(4)表面相对位置，设置激光加工参数；调节旁轴射流器(5)，使之倾斜一定的角度并与激光焦点位置保持合适的偏移距离，开启旁轴射流器(5)，在水射流辅助作用下对工件(4)依次进行激光加工，得到一定变质层厚度的微通道；s4：将待加工工件(4)移至大长径比微径铣刀(9)下方，调节多自由度ccd电子显微镜ii(10)，在多自由度ccd电子显微镜ii(10)观测状态下调节大长径比微径铣刀(9)与工件(4)表面的相对位置，完成对刀，随后再次调整使大长径比微径铣刀(9)位于工件(4)上第一个微通道的进口位置，设置加工参数，开始变质层材料微细铣削加工，待工件(4)上所有微通道加工完成后，退刀使大长径比微径铣刀(9)位于工件(4)之外安全位置；s5：调节激光焦点，使之沿着s3所获得微通道的深度方向上下降amm,a的大小由具体加工材料特性及激光作用下形成变质层厚度共同决定，依次重复s3与s4；s6：重复s5，直至微通道深度接近原始设定深度，并留有一定的精加工余量；s7：在s6基础上继续进行微细铣削加工，直至精加工余量全部去除，得到设定深度与周期数的微通道。
6.根据权利要求5所述的一种旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的方法，其特征在于：所述激光器(7)发射的激光为纳秒或皮秒激光，脉宽小于等于100ns。7.根据权利要求5所述的一种旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的方法，其特征在于：所述旁轴水辅激光加工所形成的变质层是通过一次或多次激光扫描得到的，而变质层材料微细铣削是由一次加工完成的。

技术总结
本申请涉及一种旁轴射流水辅激光与微铣复合加工微通道的装置及其方法，其涉及微细加工设备技术领域，其中装置包括安装于微细机床上的基座、安装于基座上的机床X-Y可移动平台，位于机床X-Y可移动平台上的微型测力仪，微型测力仪上方安装工件；通过激光器与旁轴射流器对工件进行水辅激光加工；大长径比微径铣刀对工件进行微细铣削加工，多自由度CCD电子显微镜I与激光器可拆卸连接，多自由度CCD电子显微镜II与气浮高速电主轴可拆卸连接；储液箱安装于微型测力仪上且工件位于储液箱内，储液箱与废液回收器连接。本申请具有将激光加工技术复合到微细铣削加工过程中，以突破微细铣削加工在微通道制备方面的技术瓶颈的效果。在微通道制备方面的技术瓶颈的效果。在微通道制备方面的技术瓶颈的效果。


技术研发人员：韩锦锦 马瑞 何斌 李奇林 丁凯 王登龙 雷卫宁
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：2022.06.10
技术公布日：2022/8/19