激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硬脆材料的機(jī)械刻劃技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前針對(duì)硬脆材料的機(jī)械刻劃方法常常由于被加工材料的硬脆特性而導(dǎo)致刻劃加工質(zhì)量不好，而且被加工材料的硬脆特性會(huì)對(duì)機(jī)械刻劃所用的金剛石刀具造成損傷，進(jìn)而影響刻劃加工質(zhì)量的穩(wěn)定。為了解決這種問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中提供了激光輔助機(jī)械刻劃的方法，即在刀具前端或后端施加熱量，進(jìn)而軟化材料的硬脆特性，從而提高切削加工的質(zhì)量。但是此種方法難以使激光能量傳輸?shù)降毒吲c材料的接觸面，而且有時(shí)激光能量會(huì)和外圍的切削冷卻液、潤(rùn)滑液和切肩等產(chǎn)生干涉，從而難以起到有效作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的裝置及方法，用以克服上述不足。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的裝置，包括用于對(duì)硬脆材料進(jìn)行刻劃作業(yè)的帶有錐體刀頭的透明金剛石顆粒、沿軸線開(kāi)設(shè)有通孔的刀柄及刀座、通入通孔內(nèi)的內(nèi)嵌式光纖激光，所述刀座頂面固定連接于刀柄底部，所述刀座底部一側(cè)開(kāi)設(shè)有與透明金剛石顆粒相對(duì)應(yīng)的容納槽，所述透明金剛石顆粒頂面固定連接于容納槽內(nèi)頂面且透明金剛石顆粒頂面形成水平定位面，所述光釬激光穿過(guò)刀柄、刀座照射在透明金剛石顆粒的水平定位面上并在透明金剛石顆粒錐體刀頭的底部形成聚焦點(diǎn)。
[0005]在上述方案基礎(chǔ)上優(yōu)先，所述透明金剛石顆粒側(cè)面釬焊于刀座容納槽的側(cè)壁上。
[0006]激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的方法，包括:
[0007](I)在刀座上開(kāi)設(shè)與透明金剛石顆粒相對(duì)應(yīng)的容納槽，將帶有錐體刀頭的透明金剛石顆粒固定于刀座的容納槽，透明金剛石顆粒的頂面形成透明金剛石顆粒與容納槽接觸的水平定位面；
[0008](2)將刀座固定于刀柄底部，并沿著軸向在刀柄及刀座上開(kāi)設(shè)通孔，然后向通孔通入內(nèi)嵌式光纖激光；
[0009](3)光纖激光穿過(guò)刀柄、刀座正對(duì)透明金剛石顆粒的水平定位面，并通過(guò)透明金剛石顆粒照射在透明金剛石顆粒的錐體刀頭底部，形成激光聚焦點(diǎn)，借助錐體的光學(xué)作用實(shí)現(xiàn)激光對(duì)被刻劃硬脆材料區(qū)域進(jìn)行原位能量作用，達(dá)到軟化硬脆材料的目的。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:本發(fā)明利用內(nèi)嵌式光纖激光穿過(guò)刀柄、刀座正對(duì)透明金剛石顆粒的水平定位面，并通過(guò)透明金剛石顆粒照射在透明金剛石顆粒的錐體刀頭底部，形成激光聚焦點(diǎn)，借助錐體的光學(xué)作用實(shí)現(xiàn)激光對(duì)被刻劃硬脆材料區(qū)域進(jìn)行原位能量作用，達(dá)到軟化硬脆材料的目的，進(jìn)而提高硬脆材料刻劃加工的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中標(biāo)號(hào)為:1-透明金剛石顆粒，2-錐體刀頭，3-刀柄，4-刀座，5-容納槽，6_水平定位面，7-光纖激光，8-聚焦點(diǎn)，9-硬脆材料。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0015]參照?qǐng)D1可知，激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的裝置，包括用于對(duì)硬脆材料9進(jìn)行刻劃作業(yè)的帶有錐體刀頭2的透明金剛石顆粒1、沿軸線開(kāi)設(shè)有通孔的刀柄3及刀座4、通入通孔內(nèi)的內(nèi)嵌式光纖激光7，所述刀座4頂面固定連接于刀柄3底部，所述刀座4底部一側(cè)開(kāi)設(shè)有與透明金剛石顆粒I相對(duì)應(yīng)的容納槽5，所述透明金剛石顆粒I頂面固定連接于容納槽5內(nèi)頂面且透明金剛石顆粒I頂面形成透明金剛石顆粒I與刀座4接觸的水平定位面6，透明金剛石顆粒I側(cè)面釬焊于刀座4容納槽5的側(cè)壁上;所述光釬激光7穿過(guò)刀柄3、刀座4照射在透明金剛石顆粒I的水平定位面6上并在透明金剛石顆粒I錐體刀頭2的底部形聚焦點(diǎn)8。
[0016]其方法為:
[0017](I)在刀座4上開(kāi)設(shè)與透明金剛石顆粒I相對(duì)應(yīng)的容納槽5，將帶有錐體刀頭2的透明金剛石顆粒I固定于刀座4的容納槽5內(nèi)，透明金剛石顆粒I的頂面形成透明金剛石顆粒I與容納槽5接觸的水平定位面6;
[0018](2)將刀座4固定于刀柄3底部，并沿著軸向在刀柄3及刀座4上開(kāi)設(shè)通孔，然后向通孔通入內(nèi)嵌式光纖激光7;其中，光纖激光7的通光孔徑、功率和波長(zhǎng)等參數(shù)根據(jù)透明金剛石顆粒I及被刻劃硬脆材料9的具體工藝條件來(lái)確定；
[0019](3)光纖激光7穿過(guò)刀柄3、刀座4正對(duì)透明金剛石顆粒I的水平定位面6，并通過(guò)透明金剛石顆粒I照射在透明金剛石顆粒I的錐體刀頭2底部，形成激光聚焦點(diǎn)8，借助錐體的光學(xué)作用實(shí)現(xiàn)激光對(duì)被刻劃硬脆材料區(qū)域進(jìn)行原位能量作用，達(dá)到軟化硬脆材料9的目的，進(jìn)而提尚硬脆材料刻劃加工的質(zhì)量。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的裝置，其特征在于，包括用于對(duì)硬脆材料進(jìn)行刻劃作業(yè)的帶有錐體刀頭的透明金剛石顆粒、沿軸線開(kāi)設(shè)有通孔的刀柄及刀座、通入通孔內(nèi)的內(nèi)嵌式光纖激光，所述刀座頂面固定連接于刀柄底部，所述刀座底部一側(cè)開(kāi)設(shè)有與透明金剛石顆粒相對(duì)應(yīng)的容納槽，所述透明金剛石顆粒頂面固定連接于容納槽內(nèi)頂面且透明金剛石顆粒頂面形成水平定位面，所述光釬激光穿過(guò)刀柄、刀座照射在透明金剛石顆粒的水平定位面上并在透明金剛石顆粒錐體刀頭的底部形成聚焦點(diǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的裝置，其特征在于:所述透明金剛石顆粒側(cè)面釬焊于刀座容納槽的側(cè)壁上。3.激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的方法，其特征在于，包括: (1)在刀座上開(kāi)設(shè)與透明金剛石顆粒相對(duì)應(yīng)的容納槽，將帶有錐體刀頭的透明金剛石顆粒固定于刀座的容納槽，透明金剛石顆粒的頂面形成透明金剛石顆粒與容納槽接觸的水平定位面； (2)將刀座固定于刀柄底部，并沿著軸向在刀柄及刀座上開(kāi)設(shè)通孔，然后向通孔通入內(nèi)嵌式光纖激光； (3)光纖激光穿過(guò)刀柄、刀座正對(duì)透明金剛石顆粒的水平定位面，并通過(guò)透明金剛石顆粒照射在透明金剛石顆粒的錐體刀頭底部，形成激光聚焦點(diǎn)，借助錐體的光學(xué)作用實(shí)現(xiàn)激光對(duì)被刻劃硬脆材料區(qū)域進(jìn)行原位能量作用，達(dá)到軟化硬脆材料的目的。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了激光原位輔助機(jī)械刻劃硬脆材料的裝置，包括用于對(duì)硬脆材料進(jìn)行刻劃作業(yè)的帶有錐體刀頭的透明金剛石顆粒、沿軸線開(kāi)設(shè)有通孔的刀柄及刀座、通入通孔內(nèi)的內(nèi)嵌式光纖激光，所述刀座頂面固定連接于刀柄底部，所述刀座底部一側(cè)開(kāi)設(shè)有與透明金剛石顆粒相對(duì)應(yīng)的容納槽，所述透明金剛石顆粒頂面固定連接于容納槽內(nèi)頂面且透明金剛石顆粒頂面形成水平定位面，所述光釬激光穿過(guò)刀柄、刀座照射在透明金剛石顆粒的水平定位面上并在透明金剛石顆粒錐體刀頭的底部形成聚焦點(diǎn)。本發(fā)明還提供該裝置的加工方法。本發(fā)明利用激光對(duì)被刻劃硬脆材料區(qū)域進(jìn)行原位能量作用，達(dá)到軟化硬脆材料的目的，進(jìn)而提高硬脆材料刻劃加工的質(zhì)量。
【IPC分類(lèi)】B23K26/00, B28D5/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105710980
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610046614
【發(fā)明人】石廣豐, 史國(guó)權(quán), 許金凱, 蔡洪彬
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春理工大學(xué)