本發(fā)明屬于精密制造加工，具體涉及一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置、方法、設(shè)備及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，飛秒激光真空原位閥芯等柱狀元件制造行業(yè)對(duì)于加工的精度和效率要求日益提高。在柱狀元件的表面進(jìn)行微納功能結(jié)構(gòu)制備，可以提升柱狀元件的多種性能，如密封性能、潤(rùn)滑性能及耐磨性能等，由于傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法存在加工難度大、加工精度低、加工效率低、加工適應(yīng)性差、表面質(zhì)量難以保證以及環(huán)境污染等問(wèn)題，不能滿足柱狀元件表面微納結(jié)構(gòu)加工的市場(chǎng)需求。而激光加工作為一種新型的加工技術(shù)，具有加工精度高、自動(dòng)化程度高、適用范圍廣、靈活性高和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，完美解決了傳統(tǒng)加工所存在的問(wèn)題。

2、但是，在使用現(xiàn)有技術(shù)過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題：

3、現(xiàn)有的激光加工裝置普遍用于空氣氛圍下的平面加工作業(yè)，通常只能加工平面元件，無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的閥芯等柱狀元件的加工需求，同時(shí)由于在空氣環(huán)境下進(jìn)行加工作業(yè)，元件存在金屬氧化問(wèn)題，使得現(xiàn)有技術(shù)難以滿足柱狀元件的原位表面的微納結(jié)構(gòu)精密及一次成型的加工需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置、方法、設(shè)備及產(chǎn)品。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置，包括工控機(jī)、工件夾具、真空腔組件、激光發(fā)射組件、激光測(cè)距組件和振鏡加工組件，所述工件夾具、所述真空腔組件、所述激光發(fā)射組件、所述激光測(cè)距組件和所述振鏡加工組件均與所述工控機(jī)電連接；其中，

4、所述工件夾具，設(shè)置于所述真空腔組件的容納腔內(nèi)，用于根據(jù)所述工控機(jī)下發(fā)的工件固定指令，夾持待加工元件；

5、所述真空腔組件，用于根據(jù)所述工控機(jī)下發(fā)的抽真空指令，對(duì)所述容納腔進(jìn)行抽真空操作；

6、所述激光測(cè)距組件，用于實(shí)時(shí)測(cè)量激光發(fā)射端與所述待加工元件之間的距離信息，并將所述距離信息發(fā)送至所述工控機(jī)；

7、所述工控機(jī)，用于獲取所述待加工元件的材料參數(shù)和與所述待加工元件匹配的目標(biāo)性能參數(shù)，并根據(jù)所述材料參數(shù)、所述目標(biāo)性能參數(shù)和所述距離信息得到目標(biāo)加工參數(shù)；

8、所述激光發(fā)射組件，用于根據(jù)所述工控機(jī)下發(fā)的綁定有所述目標(biāo)加工參數(shù)的激光器驅(qū)動(dòng)指令，輸出激光束；

9、所述工件夾具，還用于根據(jù)所述工控機(jī)下發(fā)的綁定有所述目標(biāo)加工參數(shù)的位置調(diào)節(jié)指令，對(duì)所述待加工元件進(jìn)行位置調(diào)節(jié)操作；其中，所述工件夾具和所述激光發(fā)射組件協(xié)同動(dòng)作；

10、所述振鏡加工組件，設(shè)置在所述激光發(fā)射組件的激光輸出端，用于根據(jù)所述工控機(jī)下發(fā)的綁定有所述目標(biāo)加工參數(shù)的激光束調(diào)節(jié)指令，對(duì)所述激光束進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便通過(guò)激光束對(duì)所述待加工元件進(jìn)行表面微納結(jié)構(gòu)加工操作。

11、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，所述工件夾具設(shè)置為爪型，且在三個(gè)方向移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)所述待加工元件。

12、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，所述待加工元件的材料參數(shù)包括硬度及泊松比；所述目標(biāo)性能參數(shù)包括與所述待加工元件匹配的指定表面微納結(jié)構(gòu)的三維尺寸、表面粗糙度及表面接觸角；所述目標(biāo)加工參數(shù)包括激光功率、掃描速度、重復(fù)頻率及光斑搭接率掃描次數(shù)。

13、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，所述飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置還包括光路組件，所述光路組件設(shè)置在所述激光發(fā)射組件的激光輸出端與所述振鏡加工組件之間，所述光路組件包括依次沿所述激光發(fā)射組件的激光發(fā)射方向設(shè)置的啟偏器、檢偏器、擴(kuò)束組件和反射組件。

14、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，所述飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置還包括攝像組件，所述攝像組件與所述工控機(jī)電連接；其中，

15、所述攝像組件，用于根據(jù)所述工控機(jī)下發(fā)的攝像指令，對(duì)所述待加工元件的表面微納結(jié)構(gòu)加工操作工序進(jìn)行攝像。

16、第二方面，本發(fā)明提供了一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工方法，由如上述任意一項(xiàng)所述的飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置中的工控機(jī)執(zhí)行；所述方法包括：

17、驅(qū)動(dòng)所述工件夾具夾持待加工元件；

18、驅(qū)動(dòng)所述真空腔組件對(duì)所述容納腔進(jìn)行抽真空操作；

19、驅(qū)動(dòng)所述激光測(cè)距組件實(shí)時(shí)測(cè)量激光發(fā)射端與所述待加工元件之間的距離信息，并接收所述距離信息；

20、獲取所述待加工元件的材料參數(shù)和與所述待加工元件匹配的目標(biāo)性能參數(shù)，并根據(jù)所述材料參數(shù)、所述目標(biāo)性能參數(shù)和所述距離信息得到目標(biāo)加工參數(shù)；

21、根據(jù)所述目標(biāo)加工參數(shù)，驅(qū)動(dòng)所述激光發(fā)射組件輸出激光束；

22、根據(jù)所述目標(biāo)加工參數(shù)，驅(qū)動(dòng)所述工件夾具對(duì)所述待加工元件進(jìn)行位置調(diào)節(jié)操作；其中，所述工件夾具和所述激光發(fā)射組件協(xié)同動(dòng)作；

23、根據(jù)所述目標(biāo)加工參數(shù)，驅(qū)動(dòng)所述振鏡加工組件對(duì)所述激光束進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便通過(guò)激光束對(duì)所述待加工元件進(jìn)行表面微納結(jié)構(gòu)加工操作。

24、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，所述待加工元件為進(jìn)行表面清潔及干燥處理后的加工工件。

25、在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，所述飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置還包括攝像組件，所述攝像組件與所述工控機(jī)電連接；對(duì)應(yīng)地，所述方法還包括：

26、驅(qū)動(dòng)所述攝像組件對(duì)所述待加工元件的表面微納結(jié)構(gòu)加工操作工序進(jìn)行攝像。

27、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括：

28、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序指令；以及，

29、處理器，用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序指令從而完成如上述任意一項(xiàng)所述的飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工方法的操作。

30、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序或指令，所述計(jì)算機(jī)程序或所述指令在被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任意一項(xiàng)所述的飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工方法。

31、本發(fā)明的有益效果為：

32、本發(fā)明公開(kāi)了一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置、方法、設(shè)備及產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)對(duì)柱狀元件的一次成型及高精度原位加工作業(yè)。本發(fā)明在實(shí)施過(guò)程中，可通過(guò)對(duì)工件夾具的位置調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)如柱狀元件等待加工元件的位置調(diào)整，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)柱狀元件表面不同位置的精準(zhǔn)激光加工，克服了傳統(tǒng)激光加工裝置在加工柱狀元件表面微納結(jié)構(gòu)時(shí)的局限；同時(shí)，本發(fā)明中，所述工件夾具和待加工元件安置在真空容納腔中進(jìn)行加工，避免了有氧環(huán)境下的金屬氧化作用，利于提高表面功能微納結(jié)構(gòu)的精確誘導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)待加工元件表面微納結(jié)構(gòu)的精確制備。因此，相比傳統(tǒng)的激光加工裝置，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)閥芯等柱狀元件的表面功能微納結(jié)構(gòu)一次成型加工，可廣泛應(yīng)用于柱狀元件表面微納結(jié)構(gòu)精密制造加工行業(yè)，且具有無(wú)熱影響氧化作用、加工精度高、適應(yīng)性強(qiáng)以及原位加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。

33、本發(fā)明的其他有益效果將在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置，其特征在于，包括工控機(jī)、工件夾具、真空腔組件、激光發(fā)射組件、激光測(cè)距組件和振鏡加工組件，所述工件夾具、所述真空腔組件、所述激光發(fā)射組件、所述激光測(cè)距組件和所述振鏡加工組件均與所述工控機(jī)電連接；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置，其特征在于，所述工件夾具設(shè)置為爪型，且在三個(gè)方向移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)所述待加工元件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置，其特征在于，所述待加工元件的材料參數(shù)包括硬度及泊松比；所述目標(biāo)性能參數(shù)包括與所述待加工元件匹配的指定表面微納結(jié)構(gòu)的三維尺寸、表面粗糙度及表面接觸角；所述目標(biāo)加工參數(shù)包括激光功率、掃描速度、重復(fù)頻率及光斑搭接率掃描次數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置，其特征在于，所述飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置還包括光路組件，所述光路組件設(shè)置在所述激光發(fā)射組件的激光輸出端與所述振鏡加工組件之間，所述光路組件包括依次沿所述激光發(fā)射組件的激光發(fā)射方向設(shè)置的啟偏器、檢偏器、擴(kuò)束組件和反射組件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置，其特征在于，所述飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置還包括攝像組件，所述攝像組件與所述工控機(jī)電連接；其中，

6.一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工方法，其特征在于，由如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置中的工控機(jī)執(zhí)行；所述方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工方法，其特征在于，所述待加工元件為進(jìn)行表面清潔及干燥處理后的加工工件。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工方法，其特征在于，所述飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置還包括攝像組件，所述攝像組件與所述工控機(jī)電連接；對(duì)應(yīng)地，所述方法還包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序或指令，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序或所述指令在被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求6至8中任意一項(xiàng)所述的飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于精密制造加工技術(shù)領(lǐng)域，其目的在于提供一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置、方法、設(shè)備及產(chǎn)品。本發(fā)明在實(shí)施過(guò)程中，可通過(guò)對(duì)工件夾具的位置調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)如柱狀元件等待加工元件的位置調(diào)整，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)柱狀元件表面不同位置的精準(zhǔn)激光加工，克服了傳統(tǒng)激光加工裝置在加工柱狀元件表面微納結(jié)構(gòu)時(shí)的局限；同時(shí)，本發(fā)明中，所述工件夾具和待加工元件安置在真空容納腔中進(jìn)行加工，避免了有氧環(huán)境下的金屬氧化作用，利于提高表面功能微納結(jié)構(gòu)的精確誘導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)待加工元件表面微納結(jié)構(gòu)的精確制備。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)柱狀元件的一次成型及高精度原位加工作業(yè)。

技術(shù)研發(fā)人員：周留成,潘鑫磊,張新彬,楊飛,謝岑超,羅思海,何衛(wèi)鋒,梁曉晴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28