【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光微织构加工，特别是涉及一种透镜x-y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置。
技术介绍
1、表面结构是材料的一个重要特征，直接影响着材料的表面性能。鉴于此，表面结构形成方法逐渐成为研究热点，并在疏水性、防污、减阻、结构着色等方面显示出潜在的应用前景。
2、近年来，已经发展了多种微织构加工技术，如微铣削微织构加工技术、光刻微织构加工技术、电火花微织构加工技术、激光微织构加工技术等。
3、以激光微织构加工技术为例，其具有非接触式加工的特性，可以有效避免传统机械加工的刀具磨损，同时具有操作简单、重复性好、变形余量小等优点。另外，其可以实现复杂曲面、微区与选区的微织构加工，并且不受材料强度、硬度等性能的影响。再有，根据加工材料的不同，只需通过调整激光的输出能量和频率特性即可满足加工要求，有效提高了激光微织构加工的适用范围。
4、然而，激光微织构加工技术具有以上优点并得到了广泛应用，但在实际加工过程中仍然存在一些问题亟待解决。具体的，激光微织构加工对激光器的要求较高，并且加工精度容易受机床运动精度的限制，导致高精度、形状复杂的微织构加工产品难以实现批量生产。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种透镜x-y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，实现了x-y方向二维椭圆超声振动与激光加工的耦合，通过改变激光束聚焦焦点处的能量分布，提高材料表面微织构的加工效率，改善材料表面微织构的加工质量。
2、为了实现上述目
3、所述x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构包括x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头、第一超声换能器、第一变幅杆、第二超声换能器及第二变幅杆；所述第一超声换能器与第二超声换能器垂直分布，第一超声换能器与第一电缆线相连，第二超声换能器与第二电缆线相连；所述第一变幅杆一端与第一超声换能器同轴固连，第一变幅杆另一端与x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头固定连接；所述第二变幅杆一端与第二超声换能器同轴固连，第二变幅杆另一端与x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头固定连接。
4、所述激光准直镜通过卡箍夹具与数控机床的主轴固定连接，激光准直镜的上端与光纤相连，激光准直镜下端与x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头正对。
5、所述第一超声换能器通过第一换能器安装座水平固装在镜头机构载台上表面，第一超声换能器与x轴和y轴的夹角均为45°；所述第二超声换能器通过第二换能器安装座水平固装在镜头机构载台上表面，第二超声换能器与x轴和y轴的夹角均为45°。
6、所述x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头包括外壳体、内壳体及激光聚焦透镜；所述外壳体同轴套装在内壳体外侧，内壳体中心设为激光穿行孔道，激光穿行孔道位于激光准直镜正下方；所述激光聚焦透镜设置在内壳体底部中心处。
7、在所述x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头正下方的镜头机构载台上开设有激光通过孔。
8、所述外壳体采用立方体结构，外壳体与第一变幅杆和第二变幅杆均通过螺纹结构固定连接，第一变幅杆与外壳体连接侧的外表面相垂直，第二变幅杆与外壳体连接侧的外表面相垂直。
9、在所述激光聚焦透镜下方设置有保护镜片扣盖，保护镜片扣盖与外壳体之间螺纹连接，在保护镜片扣盖与激光聚焦透镜之间设置有透镜支撑挡圈。
10、所述第一超声换能器产生的振动超声波与第二超声换能器产生的振动超声波到达激光聚焦透镜时具有振动相位差，通过相互垂直的两个振动超声波的叠加，进而使激光聚焦透镜形成x-y方向二维椭圆超声振动。
11、本专利技术的有益效果：
12、本专利技术的透镜x-y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，实现了x-y方向二维椭圆超声振动与激光加工的耦合，通过改变激光束聚焦焦点处的能量分布，提高材料表面微织构的加工效率，改善材料表面微织构的加工质量。
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1.一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：包括数控机床、激光准直镜、X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构、镜头机构载台、激光发生器、第一超声振动信号发生器及第二超声振动信号发生器；所述激光准直镜竖直安装在数控机床的主轴上；所述镜头机构载台水平安装在激光准直镜下方的数控机床立柱上；所述X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构设置在镜头机构载台的上表面；所述激光发生器通过光纤与激光准直镜进行光连接；所述第一超声振动信号发生器通过第一电缆线与X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构进行电连接；所述第二超声振动信号发生器通过第二电缆线与X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构进行电连接。
2.根据权利要求1所述的一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：所述X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构包括X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头、第一超声换能器、第一变幅杆、第二超声换能器及第二变幅杆；所述第一超声换能器与第二超声换能器垂直分布，第一超声换能器与第一电缆线相连，第二超声换能器与第二电缆线相连；所述第一变幅杆一端与第一超声换能器同轴
3.根据权利要求2所述的一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：所述激光准直镜通过卡箍夹具与数控机床的主轴固定连接，激光准直镜的上端与光纤相连，激光准直镜下端与X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头正对。
4.根据权利要求2所述的一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：所述第一超声换能器通过第一换能器安装座水平固装在镜头机构载台上表面，第一超声换能器与X轴和Y轴的夹角均为45°；所述第二超声换能器通过第二换能器安装座水平固装在镜头机构载台上表面，第二超声换能器与X轴和Y轴的夹角均为45°。
5.根据权利要求2所述的一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：所述X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头包括外壳体、内壳体及激光聚焦透镜；所述外壳体同轴套装在内壳体外侧，内壳体中心设为激光穿行孔道，激光穿行孔道位于激光准直镜正下方；所述激光聚焦透镜设置在内壳体底部中心处。
6.根据权利要求2所述的一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：在所述X-Y方向二维椭圆超声振动耦合镜头正下方的镜头机构载台上开设有激光通过孔。
7.根据权利要求5所述的一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：所述外壳体采用立方体结构，外壳体与第一变幅杆和第二变幅杆均通过螺纹结构固定连接，第一变幅杆与外壳体连接侧的外表面相垂直，第二变幅杆与外壳体连接侧的外表面相垂直。
8.根据权利要求5所述的一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：在所述激光聚焦透镜下方设置有保护镜片扣盖，保护镜片扣盖与外壳体之间螺纹连接，在保护镜片扣盖与激光聚焦透镜之间设置有透镜支撑挡圈。
9.根据权利要求5所述的一种透镜X-Y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：所述第一超声换能器产生的振动超声波与第二超声换能器产生的振动超声波到达激光聚焦透镜时具有振动相位差，通过相互垂直的两个振动超声波的叠加，进而使激光聚焦透镜形成X-Y方向二维椭圆超声振动。
...【技术特征摘要】
1.一种透镜x-y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：包括数控机床、激光准直镜、x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构、镜头机构载台、激光发生器、第一超声振动信号发生器及第二超声振动信号发生器；所述激光准直镜竖直安装在数控机床的主轴上；所述镜头机构载台水平安装在激光准直镜下方的数控机床立柱上；所述x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构设置在镜头机构载台的上表面；所述激光发生器通过光纤与激光准直镜进行光连接；所述第一超声振动信号发生器通过第一电缆线与x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构进行电连接；所述第二超声振动信号发生器通过第二电缆线与x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构进行电连接。
2.根据权利要求1所述的一种透镜x-y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：所述x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头机构包括x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头、第一超声换能器、第一变幅杆、第二超声换能器及第二变幅杆；所述第一超声换能器与第二超声换能器垂直分布，第一超声换能器与第一电缆线相连，第二超声换能器与第二电缆线相连；所述第一变幅杆一端与第一超声换能器同轴固连，第一变幅杆另一端与x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头固定连接；所述第二变幅杆一端与第二超声换能器同轴固连，第二变幅杆另一端与x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种透镜x-y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征在于：所述激光准直镜通过卡箍夹具与数控机床的主轴固定连接，激光准直镜的上端与光纤相连，激光准直镜下端与x-y方向二维椭圆超声振动耦合镜头正对。
4.根据权利要求2所述的一种透镜x-y方向二维椭圆超声振动辅助激光加工装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹平，杨震宇，王文杰，程耀天，王雪，王安琪，张亚飞，李冰雅，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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