[发明专利]一种超声激光机械复合加工方法、超声波振动夹具、机床及激光器

权利要求书

1.一种超声激光机械复合加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

将硬脆性材料的待加工工件置于超声波振动夹具上，超声波振动夹具产生的超声波振动传递至待加工工件上，使待加工工件产生超声波振动；

在待加工工件产生超声波振动的情况下，激光器产生的激光对待加工工件进行粗加工，激光加工使待加工工件上产生具有裂纹的损伤层，超声波振动用于增大损伤层的扩展；

通过刀具对待加工工件进行精加工。

2.根据权利要求1所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，在激光器对待加工工件进行粗加工之前，还包括：

根据待加工工件的材料特性和加工要求选择激光波长、脉宽及功率。

3.根据权利要求2所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，在确定好激光波长、脉宽及功率后，还包括：

根据激光加工中待加工工件材料的亚表面损伤特性确定超声波频率、超声波振幅调节范围，配合激光功率和扫描速度，实现超声和激光的匹配扩损。

4.根据权利要求3所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，在通过刀具对待加工工件进行精加工之前，还包括：

根据激光和超声波振动复合加工过程中待加工工件材料的亚表面损伤特性选择合适的切削深度、切削宽度、进给量及切削速度。

5.根据权利要求3所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，在通过刀具对待加工工件进行精加工之前，还包括：

将刀具安装在超声波刀柄上，超声波刀柄产生的超声波振动传递至刀具上，使刀具产生超声波振动。

6.根据权利要求3所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，所述激光波长范围为335nm～1064nm，功率范围为10W～500W，脉宽小于30ns。

7.根据权利要求6所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，所述超声波的频率范围为16000Hz～18000Hz，超声波振幅调节范围为2μm～3μm。

8.根据权利要求1所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，所述刀具为整体PCD微刃铣削刀具。

9.根据权利要求4所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，切削深度范围为0.2mm以内，切削宽度范围为2mm以内，进给量范围为5000mm/min以内，切削速度为15000r/min～24000r/min。

10.根据权利要求1所述的超声激光机械复合加工方法，其特征在于，所述待加工工件的材料为玻璃、陶瓷、蓝宝石、碳化硅和单晶硅的任一种。

11.一种超声波振动夹具，其特征在于，所述超声波振动夹具用于实现如权利要求1-10任一项所述的超声激光机械复合加工方法。

12.一种机床，其特征在于，所述机床用于实现如权利要求1-10任一项所述的超声激光机械复合加工方法。

13.一种激光器，其特征在于，所述激光器用于实现如权利要求1-10任一项所述的超声激光机械复合加工方法。