利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020110073358
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-24
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种工件微结构加工方法,其特征在于,包括:

将待加工工件放置于加工平台上,所述加工平台具有空间平动自由度和空间转动自由度;

加工待加工工件,通过控制激光发射装置将激光光斑照射至待加工的所述工件的待加工面,使得所述激光光斑按照第一预设轨迹运动,并使得所述加工平台按照第二预设轨迹运动,所述第二预设轨迹为以第一中心点为圆心的圆形轨迹,所述第一预设轨迹包括以多个不同的第二中心点为圆心的多个圆周运动轨迹;

其中,所述第一中心点与多个不同的所述第二中心点根据所述激光发射装置的扫描振镜振动频率、扫描时间、所述第二预设轨、所述激光光斑的扫描速度映射转换成二维笛卡尔坐标数据,并将所述坐标数据曲线拟合得到。

2.如权利要求1所述的工件微结构加工方法,其特征在于,所述加工待加工工件的步骤中,所述激光发射装置包括飞秒激光器,扫描振镜和聚焦透镜,所述飞秒激光器发出的激光通过所述扫描振镜到达所述待加工面;

其中,所述扫描振镜按照第三运动轨迹运动,所述第三预设轨迹与所述第二预设轨迹拟合后可得所述第一预设轨迹;所述扫描振镜包括第一振动反射镜和第二振动反射镜,所述第一振动反射镜沿X方向运动,所述第二振动反射镜沿Y方向运动。

3.如权利要求2所述的工件微结构加工方法,其特征在于,所述加工待加工工件的步骤中,所述激光光斑的位置相对于所述第一中心点的位置在二维笛卡尔坐标系中通过式(3)确定:其中,A为所述扫描振镜的振幅;f为所述扫描振镜的频率,t为所述扫描时间,R为所述第二预设轨迹的半径,v为所述加工平台移动速度。

4.如权利要求3所述的工件微结构加工方法,其特征在于,所述加工待加工工件的步骤中,所述激光光斑x、y方向上的移动速度由式(4)确定,其中,A为所述扫描振镜的振幅;f为所述扫描振镜的频率,t为所述扫描时间,R为所述第二预设轨迹的半径,v为所述加工平台移动速度。

5.如权利要求1所述的工件微结构加工方法,其特征在于,所述加工待加工工件的步骤中,所述加工平台围绕Y方向转动,调整所述工件来补偿所述扫描振镜振动导致的激光偏角,以保持所述激光光斑在所述工件上形成圆形落点。

6.如权利要5所述的工件微结构加工方法,其特征在于,所述激光始终与所述代加工工件的待加工面垂直照射。

7.如权利要求6所述的工件微结构加工方法,其特征在于,所述扫描振镜的振幅A为

0.05mm-0.09mm;所述扫描振镜的频率f为150Hz-250Hz;所述第二预设轨迹的半径R为

0.03mm-0.07mm;所述加工平台的速度v为0.8mm/s-1.2mm/s;

所述激光发射装置发射的激光的重复频率为40kHz-50kHz、激光的功率为120mW-

170mW、激光的波长300nm-400nm;所述加工平台在Z方向的单次扫描深度为0.8μm-1.2μm。

8.如权利要求7所述的工件微结构加工方法,其特征在于,所述预设轨迹的烧蚀范围为

3μm~5μm。

9.一种金刚石微结构工件,使用如权利要求1至8任一项所述的工件微结构加工方法,其特征在于,所述金刚石微结构工件包括多个微结构,所述微结构的长径比为20:1~5:1;

各所述微结构由基底表面远离基底方向延伸长度为150μm~250μm;

所述微结构形成的阵列面积大于250000μm2,其中,所述微结构的密度大于1d/10000μm2。

10.如权利要求9所述的金刚石微结构工件,其特征在于,所述微结构形成为锥形柱状结构。