激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料微孔、超微孔加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前材料微孔、超微孔的加工方法很多，如機(jī)械加工法、特種加工法和復(fù)合加工法等，但是針對(duì)大厚度材料的微孔加工技術(shù)仍然面臨很多技術(shù)問題，加工尺度受限，難以實(shí)現(xiàn)大深徑比、難加工材料的微孔加工技術(shù)。

【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透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，還提供了一種激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔方法，用于解決上述不足。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，包括硬基底、對(duì)應(yīng)置于硬基底上部且軸向開設(shè)有內(nèi)通孔的刀柄、固定于刀柄一端的透明金剛石壓頭，所述刀柄另一端通入穿過內(nèi)通孔及透明金剛石壓頭、聚焦在透明金剛石壓頭底部的內(nèi)嵌式光纖激光。
[0005]在上述方案基礎(chǔ)上優(yōu)先，所述內(nèi)通孔位于刀柄中心位置。
[0006]在上述方案基礎(chǔ)上優(yōu)先，所述透明金剛石壓頭為圓錐體狀結(jié)構(gòu)。
[0007]在上述方案基礎(chǔ)上優(yōu)先，所述透明金剛石壓頭釬焊于刀柄上。
[0008]激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔的方法，包括:
[0009](I)制作刀具:在帶有內(nèi)通孔的刀柄一端釬焊透明金剛石壓頭；
[0010](2)通入光纖激光:往刀柄的內(nèi)通孔通入內(nèi)嵌式光纖激光，使激光經(jīng)刀柄、透明金剛石壓頭在透明金剛石壓頭底部聚焦；
[0011](3)工件放置:將待加工工件放置于一定厚度一定面積的硬基底上，形成工件的底部約束和支撐作用；
[0012](4)加工作用:根據(jù)工件成孔需要，調(diào)節(jié)相關(guān)工藝參數(shù);在激光的原位作用下，相對(duì)待加工工件表面豎直下壓透明金剛石壓頭;利用材料的改性作用，在硬基底的復(fù)合作用下使待加工工件印壓成孔。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:本發(fā)明提出了一種通過激光原位輔助透明金剛石壓頭對(duì)難加工材料進(jìn)行大深徑比孔成形的印壓加工裝置及方法，基于金剛石超硬、超尖的機(jī)械印壓作用，輔以原位激光輔助熱應(yīng)力作用，既可以實(shí)現(xiàn)大尺度的錐孔(盲孔)成形，也可以實(shí)現(xiàn)大深徑比的單側(cè)超微孔(通孔)成形，加工質(zhì)量高。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中標(biāo)號(hào)為:1-光纖激光，2-刀柄，21-內(nèi)通孔，3-透明金剛石壓頭，4-待加工工件，5-硬基底。
【具體實(shí)施方式】
[0016]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。
[0017]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“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。
[0018]參照?qǐng)D1可知，激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，包括硬基底5、對(duì)應(yīng)置于硬基底5上部且中心軸向開設(shè)有內(nèi)通孔21的刀柄2、釬焊于刀柄2—端的圓錐體狀的透明金剛石壓頭3，所述刀柄2另一端通入穿過內(nèi)通孔21及透明金剛石壓頭3、聚焦在透明金剛石壓頭3底部的內(nèi)嵌式光纖激光I。
[0019]其加工方法，包括:
[0020](I)制作刀具:在帶有內(nèi)通孔21的刀柄2—端釬焊透明金剛石壓頭3;透明金剛石壓頭3釬焊部位保證透明，焊料不堵塞刀柄2內(nèi)通孔21結(jié)合部。
[0021 ] (2)通入光纖激光:往刀柄2的內(nèi)通孔21通入內(nèi)嵌式光纖激光I，使激光經(jīng)刀柄2、透明金剛石壓頭3在透明金剛石壓頭3底部聚焦；
[0022](3)工件放置:將待加工工件4放置于一定厚度一定面積的硬基底5上，形成工件的底部約束和支撐作用；
[0023](4)加工作用:根據(jù)工件成孔需要，調(diào)節(jié)相關(guān)工藝參數(shù);在激光的原位作用下，相對(duì)待加工工件表面豎直下壓透明金剛石壓頭3;利用材料的改性作用，在硬基底5的復(fù)合作用下使待加工工件4印壓成孔。
[0024]在透明金剛石壓頭3的刀柄2內(nèi)通孔21內(nèi)通入內(nèi)嵌式光纖激光I，激光透過透明金剛石壓頭3在其底部聚焦，具體聚焦性能與激光參數(shù)、透明金剛石壓頭的幾何參數(shù)、材料參數(shù)等有關(guān)。將待加工工件4放置于硬基底5支撐物上，再將所形成的激光原位輔助透明金剛石壓頭對(duì)準(zhǔn)待加工工件進(jìn)行豎直印壓。在下壓過程中，根據(jù)聚焦激光和待加工工件的相互作用關(guān)系，確定壓頭的停頓時(shí)間，以利于待加工工件4充分吸收激光能量而達(dá)到內(nèi)部組織和材料力學(xué)性能改變的目的。當(dāng)壓頭繼續(xù)深入時(shí)，可有效利用材料的改性作用，在硬基底5的復(fù)合作用下使待加工工件4有效成孔。具透明金剛石壓頭的下壓量和成孔大小根據(jù)成孔所需，通過調(diào)節(jié)上面所涉及的工藝參數(shù)而定。
[0025]本發(fā)明提出了一種通過激光原位輔助透明金剛石壓頭對(duì)難加工材料進(jìn)行大深徑比孔成形的印壓加工裝置及方法，基于金剛石超硬、超尖的機(jī)械印壓作用，輔以原位激光輔助熱應(yīng)力作用，既可以實(shí)現(xiàn)大尺度的錐孔(盲孔)成形，也可以實(shí)現(xiàn)大深徑比的單側(cè)超微孔(通孔)成形，加工質(zhì)量高。
[0026]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.激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，其特征在于:包括硬基底、對(duì)應(yīng)置于硬基底上部且軸向開設(shè)有內(nèi)通孔的刀柄、固定于刀柄一端的透明金剛石壓頭，所述刀柄另一端通入穿過內(nèi)通孔及透明金剛石壓頭、聚焦在透明金剛石壓頭底部的內(nèi)嵌式光纖激光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，其特征在于:所述內(nèi)通孔位于刀柄中心位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，其特征在于:所述透明金剛石壓頭為圓錐體狀結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，其特征在于:所述透明金剛石壓頭釬焊于刀柄上。5.激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔的方法，其特征在于，包括: (1)制作刀具:在帶有內(nèi)通孔的刀柄一端釬焊透明金剛石壓頭； (2)通入光纖激光:往刀柄的內(nèi)通孔通入內(nèi)嵌式光纖激光，使激光經(jīng)刀柄、透明金剛石壓頭在透明金剛石壓頭底部聚焦； (3)工件放置:將待加工工件放置于一定厚度一定面積的硬基底上，形成工件的底部約束和支撐作用； (4)加工作用:根據(jù)工件成孔需要，調(diào)節(jié)相關(guān)工藝參數(shù);在激光的原位作用下，相對(duì)待加工工件表面豎直下壓透明金剛石壓頭;利用材料的改性作用，在硬基底的復(fù)合作用下使待加工工件印壓成孔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，包括硬基底、對(duì)應(yīng)置于硬基底上部且軸向開設(shè)有內(nèi)通孔的刀柄、固定于刀柄一端的透明金剛石壓頭，所述刀柄另一端通入穿過內(nèi)通孔及透明金剛石壓頭、聚焦在透明金剛石壓頭底部的內(nèi)嵌式光纖激光。本發(fā)明了還提供了激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔的方法。本發(fā)明基于金剛石超硬、超尖的機(jī)械印壓作用，輔以原位激光輔助熱應(yīng)力作用，既可以實(shí)現(xiàn)大尺度的錐孔成形，也可以實(shí)現(xiàn)大深徑比的單側(cè)超微孔成形，加工質(zhì)量高。
【IPC分類】B23K26/53, B21D28/24
【公開號(hào)】CN105665950
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610019585
【發(fā)明人】石廣豐, 史國(guó)權(quán), 許金凱, 張寶慶
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春理工大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月9日