激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及硬脆材料的機械刻劃技術領域，具體是涉及激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]目前針對硬脆材料的機械刻劃方法常常由于被加工材料的硬脆特性而導致刻劃加工質量不好，而且被加工材料的硬脆特性會對機械刻劃所用的金剛石刀具造成損傷，進而影響刻劃加工質量的穩定。為了解決這種問題，現有技術中提供了激光輔助機械刻劃的方法，即在刀具前端或后端施加熱量，進而軟化材料的硬脆特性，從而提高切削加工的質量。但是此種方法難以使激光能量傳輸到刀具與材料的接觸面，而且有時激光能量會和外圍的切削冷卻液、潤滑液和切肩等產生干涉，從而難以起到有效作用。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的裝置及方法，用以克服上述不足。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案:激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的裝置，包括用于對硬脆材料進行刻劃作業的帶有錐體刀頭的透明金剛石顆粒、沿軸線開設有通孔的刀柄及刀座、通入通孔內的內嵌式光纖激光，所述刀座頂面固定連接于刀柄底部，所述刀座底部一側開設有與透明金剛石顆粒相對應的容納槽，所述透明金剛石顆粒頂面固定連接于容納槽內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。
[0005]在上述方案基礎上優先，所述透明金剛石顆粒側面釬焊于刀座容納槽的側壁上。
[0006]激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的方法，包括:
[0007](I)在刀座上開設與透明金剛石顆粒相對應的容納槽，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設通孔，然后向通孔通入內嵌式光纖激光；
[0009](3)光纖激光穿過刀柄、刀座正對透明金剛石顆粒的水平定位面，并通過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，借助錐體的光學作用實現激光對被刻劃硬脆材料區域進行原位能量作用，達到軟化硬脆材料的目的。
[0010]本發明與現有技術相比具有的有益效果是:本發明利用內嵌式光纖激光穿過刀柄、刀座正對透明金剛石顆粒的水平定位面，并通過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，借助錐體的光學作用實現激光對被刻劃硬脆材料區域進行原位能量作用，達到軟化硬脆材料的目的，進而提高硬脆材料刻劃加工的質量。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明結構示意圖。
[0012]圖中標號為: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，9-硬脆材料。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0014]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0015]參照圖1可知，激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的裝置，包括用于對硬脆材料9進行刻劃作業的帶有錐體刀頭2的透明金剛石顆粒1、沿軸線開設有通孔的刀柄3及刀座4、通入通孔內的內嵌式光纖激光7，所述刀座4頂面固定連接于刀柄3底部，所述刀座4底部一側開設有與透明金剛石顆粒I相對應的容納槽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側面釬焊于刀座4容納槽5的側壁上;所述光釬激光7穿過刀柄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8。
[0016]其方法為:
[0017](I)在刀座4上開設與透明金剛石顆粒I相對應的容納槽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，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上開設通孔，然后向通孔通入內嵌式光纖激光7;其中，光纖激光7的通光孔徑、功率和波長等參數根據透明金剛石顆粒I及被刻劃硬脆材料9的具體工藝條件來確定；
[0019](3)光纖激光7穿過刀柄3、刀座4正對透明金剛石顆粒I的水平定位面6，并通過透明金剛石顆粒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8，借助錐體的光學作用實現激光對被刻劃硬脆材料區域進行原位能量作用，達到軟化硬脆材料9的目的，進而提尚硬脆材料刻劃加工的質量。
[0020]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的裝置，其特征在于，包括用于對硬脆材料進行刻劃作業的帶有錐體刀頭的透明金剛石顆粒、沿軸線開設有通孔的刀柄及刀座、通入通孔內的內嵌式光纖激光，所述刀座頂面固定連接于刀柄底部，所述刀座底部一側開設有與透明金剛石顆粒相對應的容納槽，所述透明金剛石顆粒頂面固定連接于容納槽內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。2.根據權利要求1所述的激光原位輔助機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面釬焊于刀座容納槽的側壁上。3.激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的方法，其特征在于，包括: (1)在刀座上開設與透明金剛石顆粒相對應的容納槽，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設通孔，然后向通孔通入內嵌式光纖激光； (3)光纖激光穿過刀柄、刀座正對透明金剛石顆粒的水平定位面，并通過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，借助錐體的光學作用實現激光對被刻劃硬脆材料區域進行原位能量作用，達到軟化硬脆材料的目的。
【專利摘要】本發明提供了激光原位輔助機械刻劃硬脆材料的裝置，包括用于對硬脆材料進行刻劃作業的帶有錐體刀頭的透明金剛石顆粒、沿軸線開設有通孔的刀柄及刀座、通入通孔內的內嵌式光纖激光，所述刀座頂面固定連接于刀柄底部，所述刀座底部一側開設有與透明金剛石顆粒相對應的容納槽，所述透明金剛石顆粒頂面固定連接于容納槽內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。本發明還提供該裝置的加工方法。本發明利用激光對被刻劃硬脆材料區域進行原位能量作用，達到軟化硬脆材料的目的，進而提高硬脆材料刻劃加工的質量。
【IPC分類】B23K26/00, B28D5/00
【公開號】CN105710980
【申請號】CN201610046614
【發明人】石廣豐, 史國權, 許金凱, 蔡洪彬
【申請人】長春理工大學