本發(fā)明涉及激光切割，具體地說是一種用于二維材料的多光束協(xié)同顯微切割加工系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、用于二維材料的多光束協(xié)同顯微切割加工系統(tǒng)是一種集成多束激光協(xié)同控制、顯微成像與精密運動控制技術(shù)的高精度加工平臺，其是專門針對二維材料(如石墨烯、過渡金屬硫化物等)的加工需求而設(shè)計的切割系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過多束激光的協(xié)同作用，且在顯微尺度下實現(xiàn)對二維材料的非接觸式、高精度切割與圖案化加工，進而適用于微電子、光電子及柔性器件等領(lǐng)域。

2、現(xiàn)有在進行多束激光切割時，通常采用吸盤固定或夾具固定，然而二維材料(如石墨烯薄膜)的抗拉能力有限，傳統(tǒng)的固定方式通常會使材料受力不均勻，從而使機械應(yīng)力集中導(dǎo)致材料破損——比如剛性夾具材料或真空吸附的不均勻壓力使材料局部應(yīng)力過大而破損等；此外，由于常用基板為不銹鋼或鋁，導(dǎo)熱率較大，一方面會將激光熱量快速傳遞至材料的非加工區(qū)域，引發(fā)材料氧化或相變；另一方面熱量通過基板傳導(dǎo)至材料，可能會加劇材料熱損傷，從而因基板熱膨脹導(dǎo)致材料翹曲等。

3、為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)通常采用間歇性激光切割或風(fēng)冷等方式進行對工件與基板的降溫，然而由于激光切割是從上而下的，此時對工件加工勢必會對基板造成影響，而間歇性激光切割雖然緩沖了基板的熱量留存，但會降低激光切割的效率，進而影響材料加工的效率。

4、基于此，為了解決多光束激光切割時，因激光切割區(qū)域的熱量會傳遞至基板，從而造成基板損壞與對工件反作用負(fù)面影響，進而造成激光切割效率低的問題，因此本發(fā)明設(shè)計了一種用于二維材料的多光束協(xié)同顯微切割加工系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供的一種用于二維材料的多光束協(xié)同顯微切割加工系統(tǒng)，解決了多光束激光切割時，因激光切割區(qū)域的熱量會傳遞至基板，從而造成基板損壞與對工件反作用負(fù)面影響，進而造成激光切割效率低的問題，通過夾具定位工件時同步展開負(fù)壓吸附通道，進而通過伯努利原理對工件底部進行降溫與吸附，從而使得工件均勻夾持的同時，提高激光切割的穩(wěn)定性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供的一種用于二維材料的多光束協(xié)同顯微切割加工系統(tǒng)，包括安置平臺、切割裝置、基板、夾具與調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述切割裝置安裝在安置平臺上方，放置工件的所述基板位于切割裝置下方，所述夾具安裝在基板上方，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝在基板與夾具處，所述夾具帶動調(diào)節(jié)機構(gòu)利用氣流負(fù)壓吸附與降溫工件。

4、相較于傳統(tǒng)的單層基板，該處設(shè)置不同的基板，基板的材料不發(fā)生變化，如不銹鋼或鋁等，而基板的大小根據(jù)所需加工工件常見大小設(shè)置，同時也根據(jù)激光切割的尺寸、類別等設(shè)置，夾具在該處主要起到定位作用，確保工件的兩端能夠位于所需激光切割的位置，同時利用上方按壓的方式，能夠穩(wěn)住工件，在一定程度上起到固定作用。

5、優(yōu)選的，所述基板為三層結(jié)構(gòu)，自上而下依次為接觸層、降溫層與氣流層，所述氣流層位于正下方，所述降溫層貫穿有負(fù)壓孔，所述負(fù)壓孔連通接觸層與氣流層。

6、通過降溫層能夠?qū)⒔佑|層的高溫傳導(dǎo)至氣流層，進而隨著氣流的不斷流動從而帶出，氣流層能夠通過負(fù)壓孔對工件形成負(fù)壓吸附。

7、優(yōu)選的，所述夾具包括固定架、夾板、支撐板、電動伸縮桿，所述固定架安裝在基板兩側(cè)，所述夾板安裝在固定架上，所述支撐板貫穿固定架，并位于夾板下方，所述電動伸縮桿安裝在支撐板的兩端。

8、在夾板與固定架之間，兩者通過轉(zhuǎn)軸鉸接，為了便于夾板能夠保持部與接觸層接觸且具備復(fù)原效果，兩者通過扭簧鉸接，從而確保其能夠多次使用，提高夾具的利用率。

9、優(yōu)選的，所述調(diào)節(jié)機構(gòu)包括活動槽、連桿、推桿、遮擋板與復(fù)位彈簧，所述活動槽開設(shè)在夾板上，所述連桿安裝在活動槽內(nèi)，所述推桿安裝在降溫層處，所述遮擋板安裝在負(fù)壓孔處，且關(guān)于負(fù)壓孔軸對稱，所述復(fù)位彈簧安裝在推桿遠離遮擋板一端。

10、該處遮擋板為導(dǎo)熱材料良好的材質(zhì)，如銅材質(zhì)，其性能優(yōu)于鋁或不銹鋼，進而一方面在加工時能夠展開負(fù)壓孔，從而對工件底部直接進行負(fù)壓吸附，另一方面能夠在工件激光切割完成后對負(fù)壓孔進行遮擋，進而使得基板表面的碎屑不會從負(fù)壓孔中掉落至氣流層內(nèi)，避免雜質(zhì)堆積影響氣流層氣體流通降溫與負(fù)壓吸附的效果。

11、優(yōu)選的，所述負(fù)壓孔為傾斜布置，所述負(fù)壓孔邊緣圓角化。通過設(shè)置負(fù)壓孔為傾斜設(shè)置，一方面通過優(yōu)化氣流路徑，從而增大負(fù)壓吸附的效果，另一方面配合圓角化則便于負(fù)壓孔內(nèi)掉落的雜質(zhì)能夠形成單向清理。

12、優(yōu)選的，所述遮擋板上設(shè)有降溫面，所述降溫面為弧形設(shè)置，夾具未工作時所述降溫面的終止處相拼接。

13、通過設(shè)置弧形降溫面，使得夾具啟動時的冷風(fēng)能夠在降溫面被儲存，提高接觸層的受熱穩(wěn)定性。

14、優(yōu)選的，所述氣流層內(nèi)部設(shè)有聚風(fēng)板，所述聚風(fēng)板的邊緣對應(yīng)負(fù)壓孔底部，所述聚風(fēng)板的相對一側(cè)設(shè)有導(dǎo)向面。

15、通過設(shè)置聚風(fēng)板，一方面增大了氣體流通的路徑，進而保證降溫層能夠與接觸層充分的熱交換，另一方面能夠通過氣體流通區(qū)域的均勻性來保證負(fù)壓吸附的穩(wěn)定性。

16、優(yōu)選的，所述夾板的另一端安裝有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的另一端安裝有定位板，同一夾板上的所述定位板相對設(shè)置。一方面避免橫向夾持力過大造成工件鎖環(huán)的問題，另一方面也可以使得負(fù)壓吸附的效果大于壓縮彈簧的夾持力，從而使得工件的固定更加均勻。

17、優(yōu)選的，所述氣流層末端設(shè)有雙叉風(fēng)道，所述基板前端設(shè)有收集槽。通過設(shè)置雙叉風(fēng)道，使得氣流層內(nèi)的氣流在工作時橫向流通形成負(fù)壓吸附，進而固定工件，而在不工作時氣體通過雙叉風(fēng)道向上流通，再經(jīng)過橫向風(fēng)口向氣流流通反方向吹拂，進而將接觸層表面雜質(zhì)向收集槽內(nèi)吹拂。

18、本發(fā)明的有益效果如下：

19、1.本發(fā)明提出的一種用于二維材料的多光束協(xié)同顯微切割加工系統(tǒng)，通過設(shè)置夾具起到定位作用，確保工件的兩端能夠位于所需激光切割的位置，同時利用上方按壓的方式，能夠穩(wěn)住工件，在一定程度上起到固定作用，同時，利用其自身的導(dǎo)熱性，可以將基板處的熱量傳遞至工件處，進而避免工件未激光切割的區(qū)域受熱發(fā)生變形，從而影響工件質(zhì)量，此外，夾具同步帶動調(diào)節(jié)機構(gòu)，進而使得工件負(fù)壓吸附實現(xiàn)固定的同時，對工件直接形成降溫，進而提高了工件與基板的降溫效果。

20、2.本發(fā)明提出的一種用于二維材料的多光束協(xié)同顯微切割加工系統(tǒng)，在支撐板位于夾板的末端時，支撐板與夾板僅為接觸，此時夾板就像杠桿一樣，在電動伸縮桿帶動支撐板向上移動時，支撐板帶動夾板末端向上翹起，那么夾板前端就會向下擠壓工件，進而輔助工件定位與固定，從而使得工件兩端均被定位與固定，進而便于激光切割。

21、3.本發(fā)明提出的一種用于二維材料的多光束協(xié)同顯微切割加工系統(tǒng)，通過連桿的楔形面遠離推桿的楔形槽，從而帶動推桿受復(fù)位彈簧的作用，向兩側(cè)移動，同時帶動遮擋板向兩側(cè)移動；該處復(fù)位彈簧為拉伸彈簧，而在電動伸縮桿帶動夾具松開工件后，此時連桿底部的楔形面會通過與楔形槽的配合，帶動推桿向中心移動，進而帶動遮擋板遮擋住負(fù)壓孔；遮擋板一方面在加工時能夠展開負(fù)壓孔，從而對工件底部直接進行負(fù)壓吸附，另一方面能夠在工件激光切割完成后對負(fù)壓孔進行遮擋，進而使得基板表面的碎屑不會從負(fù)壓孔中掉落至氣流層內(nèi)，避免雜質(zhì)堆積影響氣流層氣體流通降溫與負(fù)壓吸附的效果；此外還能在工作完成后通過閉合遮擋板，遮擋板對負(fù)壓孔處進行直接降溫，從而使得接觸層的溫度快速冷卻，進而提高基礎(chǔ)層的冷卻效果。