[发明专利]一种用于激光清洗和激光冲击强化的复合加工设备与方法

权利要求书

1.一种用于激光清洗和激光冲击强化的复合加工设备，其特征在于，包括用于承载待加工的工件的工作台组件、能够产生激光的激光光源组件、设置于所述激光的光路上的光路切换组件、第一物镜组件，以及第二物镜组件；所述激光光源组件能够产生红外激光、绿光激光和紫外激光；所述第一物镜组件和所述第二物镜组件均设置于所述工作台组件用于承载所述工件的一侧，所述光路切换组件能够在第一状态和第二状态之间切换以分别将所述激光偏折至所述第一物镜组件和所述第二物镜组件；

所述第一物镜组件用于对所述工件进行激光清洗，所述第一物镜组件包括第一控制镜组，以及设置于所述第一控制镜组和所述工作台组件之间的第一聚光镜组；所述第二物镜组件用于对所述工件进行激光冲击强化，所述第二物镜组件包括第二控制镜组，以及设置于所述第二控制镜组和所述工作台组件之间的第二聚光镜组；

在激光清洗的过程中，所述激光光源组件发出的激光经过第一反射镜的折射被耦合至所述第一物镜组件中，经过所述第一控制镜组的偏折后被所述第一聚光镜组聚焦在所述工件的表面，最终被所述工件表面上的污染物层所吸收；

在激光冲击强化的过程中，所述激光光源组件发出的激光经过所述第一反射镜的折射被耦合至所述第二物镜组件中，经过所述第二控制镜组的偏折后被所述第二聚光镜组聚焦在所述工件的表面；

其中，所述激光光源组件采用多波长短脉冲激光器作为激光发生器，所述多波长短脉冲激光器包括：能够产生1064nm的红外激光的第一短脉冲激光器、能够产生532nm的绿色激光的第二短脉冲激光器以及能够产生355nm的紫外激光的第三短脉冲激光器，其中，1064nm的红外激光和532nm的绿色激光适用于激光清洗，355nm的紫外激光适用于工件表面的激光冲击强化；

所述工作台组件承载工件，且用于控制工件的相对移动，所述工作台组件包括用于承载工件的工件吸附台、连接所述工件吸附台的旋转控制台，以及连接所述旋转控制台的三维移动控制台，所述旋转控制台能够控制组件绕Z轴旋转，所述三维移动控制台控制工件在三维空间内的高精度移动，以控制工件与所述第一物镜组件之间的位置关系，或者控制工件与所述第二物镜之间的位置关系，进而控制激光在工件表面进行扫描加工；

所述光路切换组件包括设置于所述激光的光路上且与所述激光的传播方向呈第一预设夹角的第一反射镜，以及连接所述第一反射镜的第一滑轨；所述第一反射镜能够沿所述第一滑轨滑动。

2.如权利要求1所述的用于激光清洗和激光冲击强化的复合加工设备，其特征在于，所述第一控制镜组包括第一振镜和第二振镜，当所述光路切换组件处于所述第一状态时，所述第一振镜设置于所述激光经过所述光路切换组件反射后的光路上，所述第二振镜设置于所述激光经过所述第一振镜反射后的光路上；所述第一控制镜组具有呈第二预设夹角的第一轴线和第二轴线，所述第一振镜能够绕所述第一轴线转动，所述第二振镜能够绕所述第二轴线转动，所述第一轴线与所述第二轴线垂直。

3.如权利要求1所述的用于激光清洗和激光冲击强化的复合加工设备，其特征在于，所述第二控制镜组包括第一楔形透镜和第二楔形透镜，当所述光路切换组件处于所述第二状态时，所述第一楔形透镜和所述第二楔形透镜依次设置于所述激光经过所述光路切换组件后的光路上；所述第二控制镜组具有平行于所述激光经过处于所述第二状态时的光路切换组件后的光路的第三轴线，所述第一楔形透镜和所述第二楔形透镜均能够绕所述第三轴线转动。

4.如权利要求1-3任一项所述的用于激光清洗和激光冲击强化的复合加工设备，其特征在于，所述激光光源组件包括能够产生激光的多波长短脉冲激光器，以及设置于所述多波长短脉冲激光器和所述光路切换组件之间的激光扩束器和光束整形器。

5.如权利要求1-3任一项所述的用于激光清洗和激光冲击强化的复合加工设备，其特征在于，所述用于激光清洗和激光冲击强化的复合加工设备还包括防氧化装置，所述防氧化装置包括储存有高压惰性气体的储气瓶、连接所述储气瓶的气阀，以及连接所述气阀的输气管，所述输气管能够将所述储气瓶内的高压惰性气体输送至所述工件；所述用于激光清洗和激光冲击强化的复合加工设备还包括用于清除所述工件在加工过程中产生的废料的吸尘装置。