[发明专利]一种激光诱导等离子体微细加工装置及方法

权利要求书

1.一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于，所述的装置包括加工头模块、激光模块、液体工作介质和磁场整形模块；其中，

加工头模块，包括形成加工内腔的加工头主体、位于加工头主体顶部的透明窗口、以及位于加工内腔一侧的内腔通道；

激光模块，用于发射激光束，所述激光束通过所述透明窗口聚焦于所述加工头主体的加工内腔中；

液体工作介质，通过所述内腔通道进入所述加工头主体的加工内腔，并通过用于通过所述加工头主体出口流出，作用于所述加工头主体下方的工件表面；

磁场整形模块，设置在所述加工头主体出口的内壁上，用于在加工头主体在旋转过程中形成磁场。

2.根据权利要求1所述的一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于：所述磁场整形模块为两个，分别设置在所述加工头主体出口的两侧内壁上，且所述磁场整形模块可采用永磁体、电磁铁或圆线圈。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于：所述加工头主体在旋转过程中，转速大于1000rpm。

4.根据权利要求1所述的一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于：所述加工头主体出口端面和所述工件表面设置有第一间隙，且所述第一间隙小于0.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于：所述加工头主体的加工内腔深度小于5mm；所述透明窗口由覆盖于加工头主体顶部的透明耐高温玻璃形成，且所述透明窗口的厚度为1-3mm。

6.根据权利要求1所述的一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于：所述激光模块为固体激光器、气体激光器或半导体激光器中的一种，且激光模块所发射的激光束波长为532nm或1064nm。

7.根据权利要求1或5所述的一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于：所述激光束的焦点能量密度大于10GW/cm²，且激光束的焦点与工件表面之间形成有第二间隙，所述第二间隙为-100-100μm。

8.根据权利要求1所述的一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于：所述液体工作介质包括去离子水、电解液、煤油、电火花加工工作液，且液体工作介质通过所述内腔通道时，压强为0.1-2MPa。

9.根据权利要求1所述的一种激光诱导等离子体微细加工装置，其特征在于，所述加工头模块还包括：多自由度安装平台，且所述加工头主体安装于多自由度安装平台上；

所述加工头主体在加工时，通过所述多自由度安装平台的多自由度进给调整加工头主体的加工轨迹，且所述多自由度安装平台的进给速率为100-500μm/s。

10.一种激光诱导等离子体微细加工方法，其特征在于，包括：

激光束聚焦于加工头的内腔中；

加工头内腔中的液体工作介质在激光束焦点位置发生光学击穿，产生等离子体；

所述加工头在旋转加工过程中产生磁场，所述磁场对所述等离子体进行整形；

经过整形后的等离子体通过所述加工头出口，作用于加工头下方的工件表面上，对所述工件的表面进行处理。