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、設備及產(chǎn)品。

背景技術：

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

2、但是，在使用現(xiàn)有技術過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問題：

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，無法適應復雜的閥芯等柱狀元件的加工需求，同時由于在空氣環(huán)境下進行加工作業(yè)，元件存在金屬氧化問題，使得現(xiàn)有技術難以滿足柱狀元件的原位表面的微納結構精密及一次成型的加工需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題，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、設備及產(chǎn)品。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

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、工件夾具、真空腔組件、激光發(fā)射組件、激光測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、所述激光測距組件和所述振鏡加工組件均與所述工控機電連接；其中，

4、所述工件夾具，設置于所述真空腔組件的容納腔內，用于根據(jù)所述工控機下發(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)所述工控機下發(fā)的抽真空指令，對所述容納腔進行抽真空操作；

6、所述激光測距組件，用于實時測量激光發(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；

7、所述工控機，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性能參數(shù)，并根據(jù)所述材料參數(shù)、所述目標性能參數(shù)和所述距離信息得到目標加工參數(shù)；

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

9、所述工件夾具，還用于根據(jù)所述工控機下發(fā)的綁定有所述目標加工參數(shù)的位置調節(jié)指令，對所述待加工元件進行位置調節(jié)操作；其中，所述工件夾具和所述激光發(fā)射組件協(xié)同動作；

10、所述振鏡加工組件，設置在所述激光發(fā)射組件的激光輸出端，用于根據(jù)所述工控機下發(fā)的綁定有所述目標加工參數(shù)的激光束調節(jié)指令，對所述激光束進行調節(jié)，以便通過激光束對所述待加工元件進行表面微納結構加工操作。

11、在一個可能的設計中，所述工件夾具設置為爪型，且在三個方向移動并旋轉所述待加工元件。

12、在一個可能的設計中，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構的三維尺寸、表面粗糙度及表面接觸角；所述目標加工參數(shù)包括激光功率、掃描速度、重復頻率及光斑搭接率掃描次數(shù)。

13、在一個可能的設計中，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)射方向設置的啟偏器、檢偏器、擴束組件和反射組件。

14、在一個可能的設計中，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電連接；其中，

15、所述攝像組件，用于根據(jù)所述工控機下發(fā)的攝像指令，對所述待加工元件的表面微納結構加工操作工序進行攝像。

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執(zhí)行；所述方法包括：

17、驅動所述工件夾具夾持待加工元件；

18、驅動所述真空腔組件對所述容納腔進行抽真空操作；

19、驅動所述激光測距組件實時測量激光發(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性能參數(shù)，并根據(jù)所述材料參數(shù)、所述目標性能參數(shù)和所述距離信息得到目標加工參數(shù)；

21、根據(jù)所述目標加工參數(shù)，驅動所述激光發(fā)射組件輸出激光束；

22、根據(jù)所述目標加工參數(shù)，驅動所述工件夾具對所述待加工元件進行位置調節(jié)操作；其中，所述工件夾具和所述激光發(fā)射組件協(xié)同動作；

23、根據(jù)所述目標加工參數(shù)，驅動所述振鏡加工組件對所述激光束進行調節(jié)，以便通過激光束對所述待加工元件進行表面微納結構加工操作。

24、在一個可能的設計中，所述待加工元件為進行表面清潔及干燥處理后的加工工件。

25、在一個可能的設計中，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電連接；對應地，所述方法還包括：

26、驅動所述攝像組件對所述待加工元件的表面微納結構加工操作工序進行攝像。

27、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設備，包括：

28、存儲器，用于存儲計算機程序指令；以及，

29、處理器，用于執(zhí)行所述計算機程序指令從而完成如上述任意一項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)明提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序或指令，所述計算機程序或所述指令在被計算機執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任意一項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)明公開了一種飛秒激光真空原位閥芯柱狀元件加工裝置、方法、設備及產(chǎn)品，可實現(xiàn)對柱狀元件的一次成型及高精度原位加工作業(yè)。本發(fā)明在實施過程中，可通過對工件夾具的位置調節(jié)，實現(xiàn)對如柱狀元件等待加工元件的位置調整，從而可實現(xiàn)對柱狀元件表面不同位置的精準激光加工，克服了傳統(tǒng)激光加工裝置在加工柱狀元件表面微納結構時的局限；同時，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構的精確誘導，從而實現(xiàn)對對待加工元件表面微納結構的精確制備。因此，相比傳統(tǒng)的激光加工裝置，本發(fā)明可以實現(xiàn)對閥芯等柱狀元件的表面功能微納結構一次成型加工，可廣泛應用于柱狀元件表面微納結構精密制造加工行業(yè)，且具有無熱影響氧化作用、加工精度高、適應性強以及原位加工效率高等優(yōu)點。

33、本發(fā)明的其他有益效果將在具體實施方式中進一步進行說明。

技術特征：

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、工件夾具、真空腔組件、激光發(fā)射組件、激光測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、所述激光測距組件和所述振鏡加工組件均與所述工控機電連接；其中，

2.根據(jù)權利要求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，所述工件夾具設置為爪型，且在三個方向移動并旋轉所述待加工元件。

3.根據(jù)權利要求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構的三維尺寸、表面粗糙度及表面接觸角；所述目標加工參數(shù)包括激光功率、掃描速度、重復頻率及光斑搭接率掃描次數(shù)。

4.根據(jù)權利要求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)射方向設置的啟偏器、檢偏器、擴束組件和反射組件。

5.根據(jù)權利要求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，由如權利要求1至5任意一項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執(zhí)行；所述方法包括：

7.根據(jù)權利要求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行表面清潔及干燥處理后的加工工件。

8.根據(jù)權利要求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電連接；對應地，所述方法還包括：

9.一種電子設備，其特征在于，包括：

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

技術總結
本發(fā)明屬于精密制造加工技術領域，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、設備及產(chǎn)品。本發(fā)明在實施過程中，可通過對工件夾具的位置調節(jié)，實現(xiàn)對如柱狀元件等待加工元件的位置調整，從而可實現(xiàn)對柱狀元件表面不同位置的精準激光加工，克服了傳統(tǒng)激光加工裝置在加工柱狀元件表面微納結構時的局限；同時，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構的精確誘導，從而實現(xiàn)對對待加工元件表面微納結構的精確制備。本發(fā)明可實現(xiàn)對柱狀元件的一次成型及高精度原位加工作業(yè)。

技術研發(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
受保護的技術使用者：中國人民解放軍空軍工程大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/28