[发明专利]一种超声振动透镜微转动辅助激光加工装置

权利要求书

1.一种超声振动透镜微转动辅助激光加工装置，其特征在于，包括激光发生器和超声波发生器，所述激光发生器输出端通过光纤终端与激光工作头的准直镜一端相连，所述激光工作头包括准直镜、超声换能器、变幅杆、聚焦透镜微转动机构和固定架，所述激光工作头通过准直镜、卡子和内六角螺栓固定在机床主轴上，所述固定架包括固定架底板，固定架底板上表面中部设置有聚焦透镜微转动机构，所述聚焦透镜微转动机构顶部与变幅杆一端螺接，变幅杆另一端与超声换能器的下盖板螺接，所述固定架底板通过四个连接柱与超声换能器上盖板固定安装；

所述聚焦透镜微转动机构包括聚焦透镜固定外壳、内肋板、摩擦块和轴套，所述内肋板位于轴套内，且内肋板凸台与轴套的凹槽配合，内肋板与变幅杆螺纹连接，两个中心对称的摩擦块一端通过销轴与内肋板转动安装，两个摩擦块靠近外圆处与内肋板之间均设置有弹簧，所述轴套下表面设置有振动接触头，所述聚焦透镜固定外壳中心处设置有聚焦透镜，且聚焦透镜通过挡圈固定在聚焦透镜外壳下表面上，所述聚焦透镜固定外壳上表面设置有单面电磁铁，且振动接触头的球形头与单面电磁铁呈点接触，所述单面电磁铁通过底盖板和螺钉固定在聚焦透镜固定外壳上表面上，所述聚焦透镜固定外壳伸出的两个短轴通过高精度无间隙轴承和轴承卡子固定到固定架底板上。

2.根据权利要求1所述的一种超声振动透镜微转动辅助激光加工装置，其特征在于：所述超声换能器包括下盖板和上盖板，下盖板上表面中部设置有压电堆，且压电堆由交替布置的压电陶瓷片和铜电极片组成，下盖板上表面通过六个连接杆和螺栓与上盖板固定安装，其中两组铜电极片分别与两个接线柱一端相连，两个接线柱另一端与超声波发生器相连。

3.根据权利要求1所述的一种超声振动透镜微转动辅助激光加工装置，其特征在于：所述变幅杆轴向开设有双曲线形孔，变幅杆设置为两级阶梯型变幅杆，且输入端设置为外螺纹，输出端设置为内螺纹。

4.根据权利要求2所述的一种超声振动透镜微转动辅助激光加工装置，其特征在于：所述压电陶瓷片和铜电极片都为圆环型，所述上盖板和下盖板上开设有通孔，且通孔的轴线与上盖板和下盖板的轴线重合。

5.一种超声振动透镜微转动辅助激光加工装置的使用方法，采用权利要求1所述的一种超声振动透镜微转动辅助激光加工装置，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1，激光发生器工作产生激光束，激光传递到光纤输出端子发射出激光束，激光束通过准直镜，穿过超声换能器和变幅杆后照射到聚焦透镜上；同时超声波发生器产生超声频率的电振荡信号传递给超声换能器，超声换能器将电信号转化为机械振动，通过变幅杆对振幅进行放大，超声振动传递到振动接触头上，振动接触头与单面电磁铁通过磁性作用点接触，将带动聚焦透镜固定外壳从而带动聚焦透镜绕着轴线发生超声频率的微转动，被聚焦的激光束形成的圆形平面焦点将变为与振幅成正比的梯形柱体立体焦点照射到工件上；

步骤2，通过旋转轴套调整振动接触头对聚焦透镜固定外壳的作用位置，从而与超声波发生器振幅进行复合，更加细化精确调整聚焦透镜的微转动量，调节完成后，对机床工作台上的工件进行加工。