激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料微孔、超微孔加工技術領域，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】
[0002]目前材料微孔、超微孔的加工方法很多，如機械加工法、特種加工法和復合加工法等，但是針對大厚度材料的微孔加工技術仍然面臨很多技術問題，加工尺度受限，難以實現大深徑比、難加工材料的微孔加工技術。
【發明內容】
[0003]本發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]為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案:激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，包括硬基底、對應置于硬基底上部且軸向開設有內通孔的刀柄、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通孔及透明金剛石壓頭、聚焦在透明金剛石壓頭底部的內嵌式光纖激光。
[0005]在上述方案基礎上優先，所述內通孔位于刀柄中心位置。
[0006]在上述方案基礎上優先，所述透明金剛石壓頭為圓錐體狀結構。
[0007]在上述方案基礎上優先，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:往刀柄的內通孔通入內嵌式光纖激光，使激光經刀柄、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:根據工件成孔需要，調節相關工藝參數;在激光的原位作用下，相對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，在硬基底的復合作用下使待加工工件印壓成孔。
[0013]本發明與現有技術相比具有的有益效果是:本發明提出了一種通過激光原位輔助透明金剛石壓頭對難加工材料進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、超尖的機械印壓作用，輔以原位激光輔助熱應力作用，既可以實現大尺度的錐孔(盲孔)成形，也可以實現大深徑比的單側超微孔(通孔)成形，加工質量高。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構示意圖。
[0015]圖中標號為:1-光纖激光，2-刀柄，21-內通孔，3-透明金剛石壓頭，4-待加工工件，5-硬基底。
【具體實施方式】
[0016]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。
[0017]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。
[0018]參照圖1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、對應置于硬基底5上部且中心軸向開設有內通孔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內通孔21結合部。
[0021 ] (2)通入光纖激光:往刀柄2的內通孔21通入內嵌式光纖激光I，使激光經刀柄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:根據工件成孔需要，調節相關工藝參數;在激光的原位作用下，相對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內通孔21內通入內嵌式光纖激光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、透明金剛石壓頭的幾何參數、材料參數等有關。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準待加工工件進行豎直印壓。在下壓過程中，根據聚焦激光和待加工工件的相互作用關系，確定壓頭的停頓時間，以利于待加工工件4充分吸收激光能量而達到內部組織和材料力學性能改變的目的。當壓頭繼續深入時，可有效利用材料的改性作用，在硬基底5的復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成孔所需，通過調節上面所涉及的工藝參數而定。
[0025]本發明提出了一種通過激光原位輔助透明金剛石壓頭對難加工材料進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、超尖的機械印壓作用，輔以原位激光輔助熱應力作用，既可以實現大尺度的錐孔(盲孔)成形，也可以實現大深徑比的單側超微孔(通孔)成形，加工質量高。
[0026]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.激光原位輔助透明金剛石壓頭印壓成孔裝置，其特征在于:包括硬基底、對應置于硬基底上部且軸向開設有內通孔的刀柄、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通孔及透明金剛石壓頭、聚焦在透明金剛石壓頭底部的內嵌式光纖激光。2.根據權利要求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:所述內通孔位于刀柄中心位置。3.根據權利要求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構。4.根據權利要求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:往刀柄的內通孔通入內嵌式光纖激光，使激光經刀柄、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:根據工件成孔需要，調節相關工藝參數;在激光的原位作用下，相對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，在硬基底的復合作用下使待加工工件印壓成孔。
【專利摘要】本發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、對應置于硬基底上部且軸向開設有內通孔的刀柄、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通孔及透明金剛石壓頭、聚焦在透明金剛石壓頭底部的內嵌式光纖激光。本發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。本發明基于金剛石超硬、超尖的機械印壓作用，輔以原位激光輔助熱應力作用，既可以實現大尺度的錐孔成形，也可以實現大深徑比的單側超微孔成形，加工質量高。
【IPC分類】B23K26/53, B21D28/24
【公開號】CN105665950
【申請號】CN201610019585
【發明人】石廣豐, 史國權, 許金凱, 張寶慶
【申請人】長春理工大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月9日