本发明专利技术提供了一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，属于超精密加工技术领域，包括：加工刀架、二次谐波旋转台和多普勒激光器；加工刀架安装在二次谐波旋转台前端；多普勒激光器安装在二次谐波旋转台后端；加工刀架为加工执行机构，是激光聚焦的位置；二次谐波旋转台用于根据实际使用需求，对激光波长进行倍减或二倍减的改变；多普勒激光器安装有压电陶瓷，通过在压电陶瓷上施加极化电压，使脉冲激光与金刚石刀具的相对运动，利用多普勒效应改变激光波长；本发明专利技术能够在一台设备上输出不同波段的激光，并可对激光波长进行微调，以尽可能趋近复合材料对不同激光波长的需求。的需求。的需求。
【技术实现步骤摘要】
基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置
[0001]本专利技术属于超精密加工
，更具体地，涉及一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置。
技术介绍
[0002]随着科学技术的飞速发展，国防装备、通讯探测等对光学材料提出了更高的要求。诸如烧结碳化硅、铝基碳化硅等典型的复合材料，作为空间反射镜具有良好的极端环境稳定性。但由于其高硬度特性，对超精密加工提出了很大的挑战。激光辅助加工能够通过激光的高温使材料软化，增加其流动性，使材料更容易塑性去除。但是复合材料因其组成不同，对激光的波长要求不同，因此，在加工时需要使用不同的波长激光器，这极大提高了成本和装夹时间。
技术实现思路
[0003]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，旨在解决现有的超精密加工设备无法实现多波长可调节的激光辅助加工制造的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，包括：加工刀架、二次谐波旋转台和多普勒激光器；
[0005]加工刀架安装在二次谐波旋转台前端；多普勒激光器安装在二次谐波旋转台后端；
[0006]加工刀架为加工执行机构，是激光聚焦的位置；二次谐波旋转台用于根据实际使用需求，对激光波长进行倍减或二倍减的改变；多普勒激光器安装有压电陶瓷，通过在压电陶瓷上施加极化电压，使脉冲激光与金刚石刀具的相对运动，利用多普勒效应改变激光波长；其中，压电陶瓷的振动频率与脉冲激光的频率相同，在压电陶瓷做伸张运动或压缩运动时通有脉冲激光，使激光与金刚石刀具发生相对运动，产生多普勒频移。
[0007]进一步优选地，加工刀架包括刀座、金刚石刀具、盖板、调节螺栓、连接板和底板；
[0008]连接板安装在底板上方，且连接板与底板垂直安装；调节螺栓安装在连接板上方；金刚石刀具安装在刀座上方；盖板安装在金刚石刀具上方；连接板上设置有孔，使脉冲激光穿过孔进入刀座和盖板之间；金刚石刀具为透明的，使激光从金刚石刀具后端射入，从金刚石刀具刀尖处射出；
[0009]调节螺栓用于通过旋转调节刀座垂直上下运动，调整不同加工区域的对刀操作；刀座和盖板包裹金刚石刀具用于避免加工过程中产生的杂物和切削液对激光光路传递的影响。
[0010]进一步优选地，二次谐波旋转台包括二次谐波晶体、旋转台、安装台、从动轮、主动轮和电机；
[0011]电机安装在安装台下方，主动轮与从动轮带动连接；旋转台安装在从动轮上方；二
次谐波晶体包括三个，以0、1、2的方式排列组合；二次谐波晶体安装在旋转台上方；
[0012]电机用于通过外界激励旋转，带动主动轮并驱动从动轮转动；电机每次旋转的步距为120
°
，使二次谐波晶体旋转到工作位置；其中，0为不处理激光波长，1为激光波长减半，2为激光波长减为四分之一。
[0013]进一步优选地，多普勒激光器包括：三轴精密位移台、激光发生器、正向纵振压电陶瓷、通电极片、逆向纵振压电陶瓷和激光输出头；
[0014]激光发生器在三轴精密位移台上方；三轴精密位移台调节激光的位置；正向纵振压电陶瓷在激光发生器的前端，正向纵振压电陶瓷与逆向纵振压电陶瓷带动前端的激光输出头高频振动；其中，正向纵振压电陶瓷极化方向与逆向纵振压电陶瓷极化方向安装相反，中间为通电极片；正向纵振压电陶瓷与逆向纵振压电陶瓷中间共用一个电极，正向纵振压电陶瓷与逆向纵振压电陶瓷的外端接相同的负极，振动方向相同；正向纵振压电陶瓷和逆向纵振压电陶瓷的振动频率与脉冲激光的频率相同；正向纵振压电陶瓷和逆向纵振压电陶瓷每次伸缩时间只有伸张运动或者压缩运动通有激光，使激光与金刚石刀具发生相对运动，产生多普勒频移。
[0015]进一步优选地，激光波长为1064nm，大多数难加工材料对此波长段具有良好的吸收效果，能够软化材料并实现大切深的塑性或切削。
[0016]进一步优选地，压电陶瓷为PZT
‑
8，极化模式为d31。
[0017]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下
[0018]有益效果：
[0019]本专利技术提供了一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，利用二次谐波效应能够将波长为1064nm的激光倍减成为532nm和266nm波长的脉冲激光，进一步拓宽了激光辅助切削加工技术的范围，实现了多种材料可加工。
[0020]本专利技术提供了一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，多普勒激光器安装有压电陶瓷，通过在压电陶瓷上施加极化电压，使脉冲激光与金刚石刀具的相对运动，利用多普勒效应微调改变激光波长，一方面可以实现确定性加工的波长选择，增大激光的吸收率，从而扩大了激光发射器的能量利用率，另一方面，可通过调整激光波长探究各种材料的最优工艺参数。
[0021]本专利技术提供了一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，减少了激光器的使用数量，可在一台机器上进行多波长加工；省去更换激光器的步骤，从而避免了重新对刀的操作而保证了加工的准确度。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例提供的基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的加工刀架示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例提供的二次谐波旋转台示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例提供的多普勒激光器示意图；
[0026]标记说明：
[0027]A
‑
加工刀架；B
‑
二次谐波旋转台；C
‑
多普勒激光器；A1
‑
刀座；A2
‑
金刚石刀具；A3
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盖板；A4
‑
调节螺栓；A5
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连接板；A6
‑
底板；B1
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二次谐波晶体；B2
‑
旋转台；B3
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安装台；B4
‑
从动轮；B5
‑
主动轮；B6
‑
电机；C1
‑
三轴精密位移台；C2
‑
激光发生器；C3
‑
正向纵振压电陶瓷；C4
‑
通电极片；C5
‑
逆向纵振压电陶瓷；C6
‑
激光输出头。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]如图1至图4所示，本专利技术提供了一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，包括：加工刀架A、二次谐波旋转台B和多普勒激光器C；
[0030]如图2所示，加工刀架A包括刀座A1、金刚石刀具A2、盖板A3本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，包括：加工刀架(A)、二次谐波旋转台(B)和多普勒激光器(C)；所述加工刀架(A)安装在所述二次谐波旋转台(B)前端；所述多普勒激光器(C)安装在所述二次谐波旋转台(B)后端；所述加工刀架(A)为加工执行机构，是激光聚焦的位置；所述二次谐波旋转台(B)用于根据实际使用需求，对激光波长进行倍减或二倍减的改变；所述多普勒激光器(C)安装有压电陶瓷，通过在压电陶瓷上施加极化电压，使脉冲激光与金刚石刀具的相对运动，利用多普勒效应改变激光波长；其中，压电陶瓷的振动频率与脉冲激光的频率相同，在压电陶瓷做伸张运动或压缩运动时通有脉冲激光，使激光与金刚石刀具发生相对运动，产生多普勒频移。2.根据权利要求1所述的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，所述加工刀架(A)包括刀座(A1)、金刚石刀具(A2)、盖板(A3)、调节螺栓(A4)、连接板(A5)和底板(A6)；所述连接板(A5)安装在底板(A6)上方，且所述连接板(A5)与所述底板(A6)垂直安装；所述调节螺栓(A4)安装在所述连接板(A5)上方；所述金刚石刀具(A2)安装在所述刀座(A1)上方；所述盖板(A3)安装在金刚石刀具(A2)上方；所述连接板(A5)上设置有孔，使脉冲激光穿过孔进入刀座(A1)和盖板(A3)之间；所述金刚石刀具(A2)为透明的，使激光从金刚石刀具(A2)后端射入，从金刚石刀具(A2)刀尖处射出；所述调节螺栓(A4)用于通过旋转调节刀座(A1)垂直上下运动，调整不同加工区域的对刀操作；所述刀座(A1)和盖板(A3)包裹所述金刚石刀具(A2)用于避免加工过程中产生的杂物和切削液对激光光路传递的影响。3.根据权利要求1或2所述的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，所述二次谐波旋转台(B)包括二次谐波晶体(B1)、旋转台(B2)、安装台(B3)、从动轮(B4)、主动轮(B5)和电机(B6)；所述电机(B6)安装在安装台(B3)下方，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建国，李欣欢，许剑锋，马善意，陈肖，肖峻峰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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