本发明专利技术提供一种飞秒激光增减材加工系统及加工方法，属于激光加工技术领域，所述飞秒激光增减材加工系统包括激光发射模块和激光工作模块，激光工作模块包括光路调整组件、光路整合组件和工件加工组件，激光发射模块发出的激光依次经过光路整形组件和光路调整组件后到达工件加工组件对工件加工组件内的待加工工件进行激光加工；工件加工组件包括槽体和设置于槽体内部的隔离件，隔离件将槽体分成储液槽和加工槽，且隔离件与槽体的底部设置有连通孔，且加工槽的侧壁设置有适于排液的泄流孔，泄流孔与槽体的底部的距离大于待加工工件与槽体底部的距离。本发明专利技术能够获得表面带有功能性涂层的微结构，工件加工区域的表面质量好，且加工效果的稳定性。且加工效果的稳定性。且加工效果的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种飞秒激光增减材加工系统及加工方法
[0001]本专利技术涉及激光加工
，具体而言，涉及一种飞秒激光增减材加工系统及加工方法。
技术介绍
[0002]电化学储能技术因其环境友好性、安全性、高效率和长使用寿命等优点，在航空航天、国防军事、仪器仪表等国家重点发展领域的高端装备中都有着广泛的应用。
[0003]电化学储能器件的能量转换效率、比容量和倍率性能等指标与电极的材料性质和宏微观结构密切相关。现有的较为成熟的电极构筑技术，如化学合成组装、湿法纺丝和喷墨打印等，存在材料局限性大、工艺复杂、重复性差等问题。近年来，飞秒激光加工技术因其对材料周围影响极小，能安全地切割、打孔、雕刻，被广泛应用于微加工领域，但是空气环境下飞秒激光与固体材料相互作用会在材料表面产生烧蚀碎屑，继而影响了工件加工区域的表面质量。
技术实现思路
[0004]本专利技术解决的问题是现有飞秒激光加工技术在空气环境下应用时，飞秒激光与固体材料相互作用会在材料表面产生烧蚀碎屑，继而影响了工件加工区域的表面质量。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种飞秒激光增减材加工系统，包括激光发射模块和激光工作模块，所述激光工作模块包括光路调整组件、光路整合组件和工件加工组件，所述激光发射模块发出的激光依次经过所述光路整形组件和所述光路调整组件后到达所述工件加工组件对所述工件加工组件内的待加工工件进行激光加工；
[0006]所述工件加工组件包括工件加工池，所述工件加工池包括槽体和设置于所述槽体内部的隔离件，所述隔离件将所述槽体分成储液槽和用于放置待加工工件的加工槽，且所述隔离件与所述槽体的底部设置有连通孔，所述储液槽用于存储化学溶液并通过所述连通孔向所述加工槽内输送所述化学溶液，且所述加工槽的侧壁设置有适于排液的泄流孔，所述泄流孔与所述槽体的底部的距离大于所述待加工工件与所述槽体底部的距离。
[0007]较佳地，所述光路整形系统包括扩束镜、1/4玻片镜组和半玻片镜组，所述1/4玻片镜组和所述半玻片镜组设置于所述扩束镜的光路下游，所述1/4玻片镜组相对于所述半玻片镜组靠近所述扩束镜设置，且所述1/4玻片镜组适于在工作位与非工作位之间切换。
[0008]较佳地，所述1/4玻片镜组包括第一反射镜、第二反射镜以及设置于所述第一反射镜与所述第二反射镜之间的1/4玻片，且所述第一反射镜和\或所述第二反射镜适于在反射工位与非反射工位之间切换。
[0009]较佳地，所述半玻片镜组包括第三反射镜、第四反射镜以及设置于所述第三反射镜与所述第四反射镜之间的半玻片。
[0010]较佳地，所述光路调整组件包括第五反射镜、可见光透射激光反射镜、非偏振白光分束镜和物镜，所述激光发射模块发出的激光经过所述光路整形组件后依次经过所述第五
反射镜、所述非偏振白光分束镜、所述可见光透射激光反射镜和所述物镜后对所述待加工工件进行加工。
[0011]较佳地，所述激光工作模块还包括聚焦观测组件，所述聚焦观测组件包括白光光源和用于接收白光的观测镜组，且所述白光光源发射的白光与所述激光发射模块发射的激光同轴入射到所述待加工工件的表面。
[0012]较佳地，所述观测镜组包括按照所述白光的入射顺序依次排列的衰减片、滤光片、CCD和光学镜头，所述衰减片和所述滤光片用于将被所述待加工工件反射后的白光转变为所述CCD能够处理的信号，所述光学镜头用于根据所述CCD处理后的信号转换成数字图像信号以观测所述激光与所述待加工工件的相对位置。
[0013]较佳地，所述的飞秒激光增减材加工系统，还包括电源模块，所述电源模块与所述激光发射模块和所述激光工作模块相连，且所述电源模块用于向所述激光发射模块和所述激光工作模块供电。
[0014]较佳地，所述工件加工组件还包括用于放置所述工件加工池的工作台，所述工作台与所述电源模块电连接，且所述工作台适于带动所述工件加工池移动。
[0015]较佳地，所述工件加工组件还包括设置于所述加工槽内的基垫和载样板，所述基垫设置于所述槽体的底部，所述载样板设置于所述基垫的上方，所述载样板用于容纳所述待加工工件，且所述载样板上设置适于所述化学溶液透过的通孔。
[0016]较佳地，所述激光发射模块包括飞秒激光器和光学快门，所述飞秒激光器、所述光学快门和所述扩束镜同轴线依次安装，且所述飞秒激光器用于产生飞秒激光，所述光学快门用于通过或阻断激光脉冲。
[0017]与现有技术比较，本专利技术所述飞秒激光增减材加工系统：
[0018]其一，能够使飞秒激光在加工微结构的同时还原化学溶液中的阳离子，并在微结构及其周围沉积，最终获得表面带有功能性涂层的微结构；
[0019]其二，飞秒激光加工过程中不会产生明显的热效应，且加工产生的碎屑和熔渣都被化学溶液带走，不会在微结构周围堆积，因此工件加工区域的表面质量能够得到保证；
[0020]其三，借助储液槽与加工槽之间的连通孔补充化学溶液，弥补激光加工过程中热蒸发所导致的溶液损耗，并与加工槽侧壁的泄流孔共同维持加工槽中液面高度的动态平衡，从而保证加工效果的稳定性。
[0021]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种飞秒激光增减材加工系统的加工方法，基于所述飞秒激光增减材加工系统，包括如下步骤：
[0022]步骤S1、将待加工工件放置于工件加工池的加工槽中，在储液槽和加工槽中均加入化学溶液，使得所述加工槽中的液面高度与所述加工槽上的泄流孔持平；
[0023]步骤S2、打开激光发射模块，输出低功率飞秒激光，调整激光工作模块中扩束镜和各镜组镜片的位置，使得飞秒激光光斑处于所述扩束镜和所述各镜组镜片的中心，同时使得飞秒激光垂直入射到物镜并聚焦到所述待加工工件的表面；
[0024]步骤S3、关闭所述激光发射模块，按加工要求设定所述激光发射模块的输出参数后重新打开所述激光发射模块，并根据所述加工要求选择光路整形组件中的1/4玻片镜组或半玻片镜组以调整飞秒激光的偏振状态，对所述待加工工件进行加工。
[0025]较佳地，步骤S3中所述根据所述加工要求选择光路整形组件中的1/4玻片镜组或
半玻片镜组以调整飞秒激光的偏振状态，包括：
[0026]若需使用椭圆偏振光，则移动所述1/4玻片镜组中的第一反射镜和第二反射镜进入反射工位，旋转所述1/4玻片镜组中的1/4玻片以调整飞秒激光的偏振状态；
[0027]若需使用线偏振光，则移动所述1/4玻片镜组中的第一反射镜和第二反射镜进入非反射工位，旋转所述半玻片镜组中的半玻片以调整飞秒激光的偏振状态。
[0028]较佳地，步骤S2中利用所述激光工作模块中的聚焦观测组件使得飞秒激光垂直入射到物镜并聚焦到所述待加工工件的表面。
[0029]本专利技术所述的飞秒激光增减材加工系统的加工方法与所述飞秒激光增减材加工系统相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例中飞秒激光增减材加工系统的结构框图；
[0031]图2为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种飞秒激光增减材加工系统，其特征在于，包括激光发射模块和激光工作模块，所述激光工作模块包括光路调整组件、光路整合组件和工件加工组件，所述激光发射模块发出的激光依次经过所述光路整形组件和所述光路调整组件后到达所述工件加工组件对所述工件加工组件内的待加工工件(1004)进行激光加工；所述工件加工组件包括工件加工池(10)，所述工件加工池(10)包括槽体(1001)和设置于所述槽体(1001)内部的隔离件，所述隔离件将所述槽体(1001)分成储液槽(1008)和用于放置所述待加工工件(1004)的加工槽(1009)，且所述隔离件与所述槽体(1001)的底部设置有连通孔(1005)，所述储液槽(1008)用于存储化学溶液(1007)并通过所述连通孔(1005)向所述加工槽(1009)内输送所述化学溶液(1007)，且所述加工槽(1009)的侧壁设置有适于排液的泄流孔(1006)，所述泄流孔(1006)与所述槽体(1001)的底部的距离大于所述待加工工件(1004)与所述槽体(1001)底部的距离。2.根据权利要求1所述的飞秒激光增减材加工系统，其特征在于，所述光路整形系统包括扩束镜(4)、1/4玻片镜组(5)和半玻片镜组(6)，所述1/4玻片镜组(5)和所述半玻片镜组(6)设置于所述扩束镜(4)的光路下游，所述1/4玻片镜组(5)相对于所述半玻片镜组(6)靠近所述扩束镜(4)设置，且所述1/4玻片镜组(5)适于在工作位与非工作位之间切换。3.根据权利要求2所述的飞秒激光增减材加工系统，其特征在于，所述1/4玻片镜组(5)包括第一反射镜(501)、第二反射镜(503)以及设置于所述第一反射镜(501)与所述第二反射镜(503)之间的1/4玻片(502)，且所述第一反射镜(501)和\或所述第二反射镜(503)适于在反射工位与非反射工位之间切换。4.根据权利要求2所述的飞秒激光增减材加工系统，其特征在于，所述半玻片镜组(6)包括第三反射镜(601)、第四反射镜(603)以及设置于所述第三反射镜(601)与所述第四反射镜(603)之间的半玻片(602)。5.根据权利要求2所述的飞秒激光增减材加工系统，其特征在于，所述光路调整组件包括第五反射镜(7)、可见光透射激光反射镜(801)、非偏振白光分束镜(802)和物镜(9)，所述激光发射模块发出的激光经过所述光路整形组件后依次经过所述第五反射镜(7)、所述非偏振白光分束镜(802)、所述可见光透射激光反射镜(801)和所述物镜(9)后对所述待加工工件(1004)进行加工。6.根据权利要求1所述的飞秒激光增减材加工系统，其特征在于，所述激光工作模块还包括聚焦观测组件，所述聚焦观测组件包括白光光源(12)和用于接收白光的观测镜组(13)，且所述白光光源(12)发射的白光与所述激光发射模块发射的激光同轴入射到所述待加工工件(1004)的表面。7.根据权利要求6所述的飞秒激光增减材加工系统，其特征在于，所述观测镜组(13)包括按照所述白光的入射顺序依次排列的衰减片(1301)、滤光片(1302)、CCD(1303)和光学镜头(1304)，所述衰减片(1301)和所述滤光片(1302)用于将所述待加工工件(1004)反射后的白光转变为所述CCD(1303)能够处理的信号，所述光学镜头(1304)用于根据所述CCD(1303)处理后的信号转换成数字...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁烨，杨立军，王联甫，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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