一种激光辅助等离子体加工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于精密光学零件加工的技术领域。
【背景技术】
[0002]传统光学加工中，表面存在大量微裂纹，即存在亚表层损伤。大气等离子体加工光学镜片，去除速率高，不产生亚表层损伤，是一种无亚表层损伤加工方法。单纯的大气等离子加工中，由于前道工序产生的亚表层损伤。大气等离子加工时会使这些微裂纹逐步打开，导致镜片表面质量严重下降。使用高能激光束照射到工件，在光斑处产生高温，发生气化、熔融，可以实现微裂纹的修复；但长时间激光修复会造成波纹度误差，影响工件面形精度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种激光辅助等离子体加工方法，是为了解决现有大气等离子加工时会使这些微裂纹逐步打开，导致镜片表面存在质量严重下降的问题。当使用高能激光束照射到工件，在光斑处产生高温，发生气化、熔融，可以实现微裂纹的修复；但长时间激光修复会造成波纹度误差，影响工件面形精度的问题。
[0004]所述的目的是通过以下方案实现的:所述的一种激光辅助等离子体加工方法，它的方法步骤为:
步骤一:将等离子体炬I的等离子体炬加工区1-1设置在牺牲工件4的上端面上，将激光器2发射的激光通过振镜系统3反射到牺牲工件4的上端面上，并使激光扫描区2-1 —直处在等离子体炬加工区1-1的运动方向前侧；
步骤二:牺牲工件4的外轮廓大于被加工件5的外轮廓，将被加工件5设置在牺牲工件4的上端面上，启动等离子体炬I工作、启动激光器2工作、启动振镜系统3扫描，保证激光扫描区2-1的面积大于等离子体炬加工区1-1，开始对被加工件5加工，使激光扫描区2-1始终位于等离子体炬加工区1-1前侧，以保证等离子体炬加工区1-1均为进行了激光修复处理；
步骤三:加工完毕后，激光扫描区2-1和等离子体炬加工区1-1移动到牺牲工件4上，防止烧伤机床。
[0005]本发明在对光学镜片加工时，使用激光预处理，不会产生波纹度误差条件下部分修复微裂纹，进而使用大气等离子体加工，避免了等离子体加工损伤打开的效果，实现了高质量的光学加工。
[0006]本发明与现有的光学零件精密工方法相比，优势在于:
1、本发明所述的方法是基于大气等离子体加工方法，是一种非接触式的化学加工方法，不会引入亚表层损伤；且效率较传统光学精密加工高；
2、该方法引入了激光对光学零件表面损伤的修复作用，并结合等离子加工特点，弥补了大气等离子加工扩大微裂纹的缺点，实现高质量加工；
3、该方法采用二氧化碳激光器作为辅助能量源，光学零件对其吸收率高，实现高效的修复作用；
4、该方法采用振镜系统，可以使激光能量均匀分布于零件表面；且结构简单，易于集成到大气等离子加工方法中。。
【附图说明】
[0007]图1是本发明方法涉及的装置的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]【具体实施方式】一:结合图1所示，它的方法步骤为:
步骤一:将等离子体炬I的等离子体炬加工区1-1设置在牺牲工件4的上端面上，将激光器2发射的激光通过振镜系统3反射到牺牲工件4的上端面上，并使激光扫描区2-1 —直处在等离子体炬加工区1-1的运动方向前侧；
步骤二:牺牲工件4的外轮廓大于被加工件5的外轮廓，将被加工件5设置在牺牲工件4的上端面上，启动等离子体炬I工作、启动激光器2工作、启动振镜系统3扫描，保证激光扫描区2-1的面积大于等离子体炬加工区1-1，开始对被加工件5加工，使激光扫描区2-1始终位于等离子体炬加工区1-1前侧，以保证等离子体炬加工区1-1均为进行了激光修复处理；
步骤三:加工完毕后，激光扫描区2-1和等离子体炬加工区1-1移动到牺牲工件4上，防止烧伤机床。
[0009]所述激光器2选用被加工件5吸收率高的激光器，激光器2具体选用二氧化碳激光器。所述牺牲工件4的材质与被加工件5的材质相同。
【主权项】
1.一种激光辅助等离子体加工方法，其特征在于它的方法步骤为: 步骤一:将等离子体炬(I)的等离子体炬加工区(1-1)设置在牺牲工件(4)的上端面上，将激光器(2)发射的激光通过振镜系统(3)反射到牺牲工件(4)的上端面上，并使激光扫描区(2-1) —直处在等离子体炬加工区(1-1)的运动方向前侧； 步骤二:牺牲工件(4)的外轮廓大于被加工件(5)的外轮廓，将被加工件(5)设置在牺牲工件(4)的上端面上，启动等离子体炬(I)工作、启动激光器(2 )工作、启动振镜系统(3 )扫描，保证激光扫描区(2-1)的面积大于等离子体炬加工区(1-1)，开始对被加工件(5)加工，使激光扫描区(2-1)始终位于等离子体炬加工区(1-1)前侧，以保证等离子体炬加工区(1-1)均为进行了激光修复处理； 步骤三:加工完毕后，激光扫描区(2-1)和等离子体炬加工区(1-1)移动到牺牲工件(4)上，防止烧伤机床。2.根据权利要求1所述的一种激光辅助等离子体加工方法，其特征在于所述激光器(2)选用二氧化碳激光器。3.根据权利要求1所述的一种激光辅助等离子体加工方法，其特征在于所述牺牲工件(4)的材质与被加工件(5)的材质相同。
【专利摘要】一种激光辅助等离子体加工方法，本发明属于精密光学零件加工的技术领域。它的步骤一：将等离子体炬的等离子体炬加工区设置在牺牲工件的上端面上，使激光扫描区一直处在等离子体炬加工区的运动方向前侧；步骤二：将被加工件设置在牺牲工件的上端面上，保证激光扫描区的面积大于等离子体炬加工区，开始对被加工件加工，以保证等离子体炬加工区均为进行了激光修复处理；步骤三：加工完毕后，激光扫描区和等离子体炬加工区移动到牺牲工件上，防止烧伤机床。本发明在对光学镜片加工时，使用激光预处理，不会产生波纹度误差条件下部分修复微裂纹，进而使用大气等离子体加工，避免了等离子体加工损伤打开的效果，实现了高质量的光学加工。
【IPC分类】B23K10/00, B23K26/064, B23K26/354, B23K26/346
【公开号】CN104907681
【申请号】CN201510389387
【发明人】王波, 苏星, 王骏, 张鹏, 李娜
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年7月6日