專(zhuān)利名稱(chēng)：包含有采用飛秒激光燒蝕步驟的生產(chǎn)微米級(jí)或納米級(jí)機(jī)械零件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)微米級(jí)機(jī)械零件與納米級(jí)機(jī)械零件的方法本發(fā)明還涉及由上述方法生產(chǎn)的零件，而這些零件是用于鐘表制造業(yè)領(lǐng)域或此外的領(lǐng)域，例如測(cè)量?jī)x表、光學(xué)、光電子學(xué)等，或需要高的加工精度的其他領(lǐng)域，但不包括燒蝕生物材料的領(lǐng)域。
本發(fā)明還涉及生產(chǎn)傳動(dòng)件，例如皮帶、皮帶輪、齒輪等，特別是用于鐘/表制造中的那些傳動(dòng)件的方法背景技術(shù)國(guó)際申請(qǐng)WO04006026描述了利用皮帶或皮帶輪進(jìn)行傳動(dòng)的鐘/表制造裝置。設(shè)有齒輪或其他類(lèi)型的同步或異步傳動(dòng)裝置的鐘表機(jī)件是周知的。但是常常需要使這類(lèi)機(jī)件的零件微型化。
這些不同傳動(dòng)裝置的生產(chǎn)由于人們所希望采用的尺寸與材料而受到嚴(yán)格限制。就所涉及到的幾何結(jié)構(gòu)與精度而論，這方面的要求是嚴(yán)苛的。這樣，在生產(chǎn)常常是小尺寸的，且是由非金屬的、聚合的、有機(jī)或復(fù)合材料制的軟性機(jī)械傳動(dòng)件例如皮帶，或是軟性或剛性機(jī)械零件時(shí)，就會(huì)帶來(lái)很大的困難。這些零件的尺寸通常小于2mm而齒距小于2mm，甚至約百分之幾毫米。
內(nèi)行人將碰到下述問(wèn)題-難以進(jìn)行機(jī)加工或難以控制機(jī)加工過(guò)程；-材料的可控行為(理化性質(zhì))差；-不適合于用模型制造然后來(lái)復(fù)制復(fù)雜的特別是翹曲的表面；-難以采用分層的或復(fù)合的材料；-難以引入功能性形狀例如齒圈形狀的清晰輪廓；-在皮帶情形，缺乏牽引力增強(qiáng)件或低摩擦系數(shù)外套。
為此，在現(xiàn)有技術(shù)中需要有新的方法來(lái)生產(chǎn)允許在尺寸比例(分辨率)從毫米(10-3米)到納米(10-9米)條件下進(jìn)行機(jī)加工的機(jī)械零件。最好是，這種方法能無(wú)區(qū)別地適合所有材料，或在任何情形下都可適合于大類(lèi)材料。這種機(jī)加工應(yīng)該建立在對(duì)被加工的微米級(jí)或納米機(jī)械零件，例如傳動(dòng)件，所進(jìn)行的幾何描述基礎(chǔ)上。
還需要有尺寸減小了的且制造公差極小的新型零件或元件，例如新型的皮帶輪與皮帶，它們是不能用常規(guī)的制造方法生產(chǎn)，因而也是以前未曾設(shè)想到的。
用大功率激光器及加工零件的方法在先有技術(shù)中是周知的。例如，應(yīng)用連續(xù)的或是具有“長(zhǎng)”脈沖(大于500飛秒)的YAG或CO2激光二極管是對(duì)材料如金屬材料或聚合物準(zhǔn)分子進(jìn)行機(jī)加工的相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的方法。這些方法，當(dāng)用來(lái)進(jìn)行小尺寸加工時(shí)，或是用來(lái)加工不能經(jīng)受振蕩或受到加熱約束的材料時(shí)，是有局限性的。事實(shí)上業(yè)已觀察到，在通以脈沖的過(guò)程中，即使是連續(xù)的過(guò)程中，材料中的熱傳輸也會(huì)限制燒蝕區(qū)的精確度。此外，常規(guī)激光器的燒蝕區(qū)與光束的柱形相一致，這就限制了可以機(jī)加工的形狀。機(jī)加工的深度則取決于激光束的功率以及材料的性質(zhì)，而這是難以控制的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方法是以利用超短脈沖激光束來(lái)燒蝕物質(zhì)，對(duì)小尺寸的零件進(jìn)行機(jī)加工為基礎(chǔ)的。特別是，本發(fā)明是基于在激光束/材料的相互作用面上利用具有持續(xù)時(shí)間不到500飛秒(5×10-13)而功率大于1012的激光脈沖來(lái)進(jìn)行燒蝕。這些脈沖是由后面稱(chēng)之為飛秒激光器的特殊的激光器產(chǎn)生的。
上述這類(lèi)飛秒激光器是已知的，其技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)很好地掌握，結(jié)果使得這類(lèi)設(shè)備緊湊、多用途化和可靠。這類(lèi)激光器的多種多樣性不斷增大今天所能實(shí)現(xiàn)的光束覆蓋了整個(gè)電磁波譜，從X射線(xiàn)到T射線(xiàn)(兆兆赫射線(xiàn)，超過(guò)了紅外線(xiàn))，最大功率達(dá)到拍它瓦(若干個(gè)1015瓦特)。這些裝置主要用于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)與光學(xué)。
由于上述裝置脈沖的持續(xù)時(shí)間極短，從而能夠研究發(fā)生在顯微鏡下的或原子級(jí)下的超高速現(xiàn)象。此外，在極短的脈沖時(shí)間中能產(chǎn)生極大的功率，形成一種極端狀態(tài)，常?？膳c那些在聚變反應(yīng)堆中遇到的情形相比。
在用這種超短脈沖激光來(lái)制造微型機(jī)械元件時(shí)有以下優(yōu)點(diǎn)-高的機(jī)加工精度；
-在幾乎無(wú)熱的(熱中性的)條件下燒蝕材料；-存在只是在“光束腰部”的焦點(diǎn)處才有的效果，特別是對(duì)于透明材料情形，此光束能夠透過(guò)整個(gè)厚度在物質(zhì)中的這樣的點(diǎn)上進(jìn)行加工，不改變其表面，也不改變其行經(jīng)途徑上的物質(zhì)。
-此光束能夠在遠(yuǎn)距離以及所有角度下操作；-對(duì)所加工材料沒(méi)有限制；-通過(guò)調(diào)節(jié)激光器，使得只要是在最大功率所集中的中心部位的強(qiáng)度大于材料的燒蝕閾值(控制焦平面上的能量密度)，就能夠獲得小于激光束寬度的分辨率。
-就燒蝕面而言，不需如機(jī)加工那樣地費(fèi)力。
運(yùn)用飛秒激光進(jìn)行材料燒蝕已如上所知，并且在Kautek et al的《Femtosecond pulse laser ablation of metallic，semiconducting，ceramic，and biological materials》，SPIE vol 2207，pp.600-511，Apr.1994以及Liu，X，et al的《Laser Ablation and Micromaching with Ultershort LaserPulser》Oct.1997，IEEE Journal of Quantum Electronics，vol.33，N10，pp.1706-1716等論文中有所描述。
美國(guó)專(zhuān)利USRE37585描述了借助脈沖激光束破壞物質(zhì)的方法，其特征在于能量密度的破壞閾值(Fth)對(duì)寬度(T)之比表明了用于此激光束預(yù)定的寬度值的梯度的一種急劇、快速和清晰的偏轉(zhuǎn)，或者至少是可清楚探測(cè)到的并且清晰的偏轉(zhuǎn)。
本發(fā)明方法的顯著優(yōu)點(diǎn)得益于運(yùn)用了持續(xù)時(shí)間特短、功率特高的脈沖。在這種極端狀態(tài)下，可以用相同設(shè)備對(duì)差異極大的材料進(jìn)行精密加工。盡管如此，這種脈沖的功率或持續(xù)時(shí)間仍能適用于上述材料，或者適應(yīng)于機(jī)加工零件一部分時(shí)所需要的速度及精密度。
本發(fā)明還特別根據(jù)了下述觀測(cè)結(jié)果運(yùn)用功率極高的、大大超過(guò)常規(guī)激光的機(jī)加工方法，使得激光束能夠放射形成一個(gè)幾乎瞬間的、爆炸性的升華。盡管空間尺寸很小，但機(jī)加工速度相對(duì)較快。再者，通過(guò)在一個(gè)極短的時(shí)間后中斷光脈沖，燒蝕作用就被限制在直接放射的區(qū)間里，而不會(huì)觸及到相鄰部分。因此，所采用的這種極大的功率使得待機(jī)加工的零件能夠極其清楚地切割出陡峭邊沿。
本發(fā)明還基于下述觀測(cè)結(jié)果飛秒激光適用于機(jī)加工新類(lèi)型的零件和新材料，特別是尺寸很小、精密度很高的零件，尤其是那些之前并無(wú)人建議使用飛秒激光(技術(shù))的鐘表元件。本發(fā)明還涉及用飛秒激光器制造且具有以前認(rèn)為幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)的尺寸、精確度和表面狀態(tài)的零件。
本發(fā)明的方法也使機(jī)加工尺寸等于或小于2mm或最好是小于1mm的零件成為可能，上述尺寸被計(jì)算總長(zhǎng)并且定義為連接一個(gè)零件的沿同一方向兩個(gè)最遠(yuǎn)的點(diǎn)的線(xiàn)段的長(zhǎng)度。本方法也使機(jī)加工齒狀件的深度不到2毫米甚至不到0.5毫米的零件變得可能。
上述零件最好通過(guò)微型操作器來(lái)保持，以保證零件表面的定位和取向能相對(duì)于激光束的取向進(jìn)行加工。被加工零件能夠通過(guò)由具有間隙補(bǔ)償或更新功能的微米級(jí)甚至納米級(jí)自動(dòng)加工程序控制的多軸系統(tǒng)來(lái)保持。零件的運(yùn)動(dòng)是很小的，非常之快，與激光器或輔助光學(xué)器件的運(yùn)動(dòng)相比，通常要快得多，并且具有更高的精度和可重復(fù)性。不過(guò)也有可能同時(shí)甚至單獨(dú)地移動(dòng)激光器或偏離激光束。
通過(guò)至少在一個(gè)平面上(X軸和Y軸)沿著C軸旋轉(zhuǎn)，最好是沿著垂直于該平面的Z軸，并且/或者沿著兩條垂直的A軸和B軸旋轉(zhuǎn)將零件傳送至機(jī)器，則燒蝕區(qū)能夠得到調(diào)整。如前所述，也能設(shè)想激光器或相關(guān)光學(xué)器件的位移情形。此外，根據(jù)平行于Z軸的方向能夠控制焦距。
通過(guò)取得了與機(jī)加工形狀的描述相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的機(jī)加工程序，能夠控制位移過(guò)程。這種描述以數(shù)學(xué)形式給出，而此機(jī)加工程序則決定激光束用于生成這些形狀所要不斷地或逐步地經(jīng)過(guò)的路徑。本發(fā)明是建立在利用新的曲線(xiàn)族并考慮飛秒激光從激光器出發(fā)以準(zhǔn)確的距離剛好在焦點(diǎn)處發(fā)生燒蝕的能力所作的幾何描述的基礎(chǔ)上。根據(jù)材料和加工深度能夠最優(yōu)化燒蝕條件，并通過(guò)諸如確定激光束入射角度以及確定相對(duì)于激光束進(jìn)行元件機(jī)加工的取向等方法來(lái)調(diào)整此種條件。
最好是，本方法還包括以下步驟-借助CAD系統(tǒng)上二維、二維半或者最好是三維表示所定義的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)描述機(jī)加工零件的形狀；-將從CAD系統(tǒng)中得到的數(shù)據(jù)傳送入最好是三維的，最好能允許進(jìn)行翹曲表面內(nèi)插的加工程序；-根據(jù)材料和加工深度決定間距，使燒蝕條件能夠達(dá)到最優(yōu)；-將數(shù)據(jù)輸入運(yùn)動(dòng)控制和/或操作信息處理器；
-借助配備了或沒(méi)有配備衍射儀的光學(xué)頭的照明系統(tǒng)，沿同一方向?qū)裹c(diǎn)區(qū)進(jìn)行定位；-在工作面上將待加工零件定位；-通過(guò)緊固裝置保持待加工零件；-調(diào)整超短脈沖激光器；-啟動(dòng)機(jī)加工程序并用超短脈沖的飛秒激光加工元件；根據(jù)最優(yōu)的變型實(shí)施形式，本發(fā)明的方法在受控大氣中實(shí)現(xiàn)，以避免發(fā)生產(chǎn)生于光/材料界面上的，例如空氣擊穿或環(huán)境理化性質(zhì)變化等非線(xiàn)性現(xiàn)象。
本發(fā)明還涉及由上述方法生產(chǎn)的零件。本發(fā)明還來(lái)自下述觀察的結(jié)果飛秒激光輔助的燒蝕加工適用于制造差異很大的零件，特別是那些尺寸極小、必須具有很高分辨率才能生產(chǎn)的零件和元件，而它們?cè)诖饲暗墓に囁较率菬o(wú)法制造的，或者說(shuō)極難制造。本方法于是還特別涉及到傳動(dòng)部件，尤其是例如用本方法制備的鐘表用的小尺寸部件。本發(fā)明還來(lái)自這樣的觀察結(jié)果飛秒激光能完全地適用于機(jī)加工尺寸很小、適合鐘表制造的合成材料或復(fù)合材料的皮帶輪或傳送帶；或是使用了專(zhuān)為注射或模制這樣的皮帶和皮帶輪而設(shè)計(jì)的模具。
根據(jù)本發(fā)明，機(jī)加工的零件的尺寸至少有一個(gè)小于2毫米，最好是不到0.5毫米。本發(fā)明還適用于機(jī)加工具有至少一個(gè)不規(guī)則的或翹曲表面的其他零件，除此之外，其特征還在于至少有一個(gè)位于此彎曲平面中的半徑其值大于10-9米小于10-3米，而最好是小于10-5米。


本發(fā)明實(shí)施形式的例子簡(jiǎn)述于通過(guò)附圖所作的說(shuō)明中，附圖中圖1是以舉例方式示明用依據(jù)本發(fā)明的適用于機(jī)加工同步/異步傳動(dòng)裝置的方法來(lái)生產(chǎn)零部件的裝置；圖2示明在此由所謂平行帶式的皮帶輪-皮帶單元組成的同步/異步傳動(dòng)裝置；圖3示明弧形齒輪廓；圖4示明分別在上述傳動(dòng)裝置之外，另有位于各自?xún)?nèi)部的輔助皮帶輪的兩個(gè)異步傳動(dòng)裝置的例子；以及圖5是分層皮帶的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示裝置用于生產(chǎn)零件10，此裝置在此是一個(gè)同步或異步傳動(dòng)裝置，用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)或功率，它包括工作面11，在本例中有6個(gè)可編程的軸(A、B、C、X、Y、Z)和保持裝置12(例如緊固夾板、粘合劑、磁鐵、真空裝置等系統(tǒng))。利用補(bǔ)償或更新裝置，通過(guò)信息處理器17執(zhí)行的微米級(jí)自動(dòng)加工程序，對(duì)上述軸進(jìn)行控制。
信息處理器13，它主要有一個(gè)三維模型軟件，例如三維CAD系統(tǒng)。
飛秒型的超短脈沖激光器14，它帶有一個(gè)光學(xué)頭15使激光束16的發(fā)射集中于焦點(diǎn)區(qū)。
位移控制/操縱信息處理器17機(jī)加工方法信息處理器13可以由諸如個(gè)人電腦或工作站來(lái)構(gòu)成，這一處理器能夠執(zhí)行一套可以制作并儲(chǔ)存待加工零件的三維模型，然后從此三維模型中生成機(jī)加工程序的軟件。
這一機(jī)加工程序包括一系列指令來(lái)移動(dòng)裝置的各個(gè)軸，從而按照三維軌道來(lái)改變飛秒激光焦點(diǎn)區(qū)域，以便對(duì)零件進(jìn)行加工。軌道的產(chǎn)生是根據(jù)內(nèi)插法，而分度步驟的大小主要是所要求的加工速度、精度以及加工物的表面狀態(tài)的函數(shù)。加工程序一旦確定，就能夠用于加工許多相同的零件。
控制/操縱信息處理器17執(zhí)行上述加工程序，它可以由諸如數(shù)控或工業(yè)PC等構(gòu)成來(lái)控制軸的馬達(dá)或致動(dòng)器，以控制激光器14的、相關(guān)光學(xué)器件的以及待加工零件的位移軸的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，從而修正待加工零件的被輻照區(qū)D的相對(duì)位置。然后，該信息處理器向下一個(gè)由變速器和電子致動(dòng)器組成的大功率伺服裝置發(fā)出指令，使軸按照要求的精度和速度運(yùn)動(dòng)。
在空間上按6個(gè)軸(A，B，C，X，Y，Z)同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)與平動(dòng)就能在實(shí)際上加工任何零件10而不管這一零件有多復(fù)雜。
生產(chǎn)零件10例如微型皮帶那樣的同步/異步傳動(dòng)件的方法，主要包括以下幾個(gè)步驟·描繪擬機(jī)加工的形狀，例如在借助信息處理器13于三維CAD系統(tǒng)的平面上所確定的幾何形狀；·由信息處理器13或17將數(shù)據(jù)傳輸給三維機(jī)加工軟件，同時(shí)要特別注意翹曲表面的內(nèi)插法；·根據(jù)材料及加工深度來(lái)確定間距(各相鄰脈沖之間燒蝕區(qū)的位移距離)，以使燒蝕條件最優(yōu)化；·將數(shù)據(jù)存入控制和轉(zhuǎn)向位移的信息處理器(17)，在信息處理器13和17之間發(fā)生的信數(shù)據(jù)傳遞可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，例如LAN或互聯(lián)網(wǎng)或者通過(guò)磁、光、電等數(shù)據(jù)載體；·通過(guò)借助了裝有或未裝衍射裝置的光學(xué)頭15的照明系統(tǒng)，沿Z軸方向定位焦點(diǎn)區(qū)D；·在E平面(由X，Y軸確定)上固定并旋轉(zhuǎn)加工零件；·通過(guò)緊固裝置12將零件固定于機(jī)器10上以對(duì)零件進(jìn)行定位和保持；·調(diào)整脈沖持續(xù)時(shí)間取決于材料，但最好低于500fs并且強(qiáng)度也取決于材料的超短波脈沖飛秒激光器。
·啟動(dòng)機(jī)加工程序同時(shí)利用飛秒激光器加工零件10，機(jī)加工程序需要在輻照區(qū)內(nèi)沿著連續(xù)的或間斷的軌跡產(chǎn)生一系列激光脈沖，從而達(dá)到燒蝕被輻照區(qū)的目的；燒蝕區(qū)的軌跡從而是待機(jī)加工的形式根據(jù)三維CAD系統(tǒng)的平面上確定的幾何圖像描述；根據(jù)材料和加工深度決定時(shí)間步長(zhǎng)可以使燒蝕條件最優(yōu)化。
對(duì)比試驗(yàn)顯示持續(xù)時(shí)間從100到10fs的激光脈沖大大提高了加工精度。按照所要求的機(jī)加工的質(zhì)量和速度，微加工中所用的能量密度通常為0.2到50J/cm，但根據(jù)機(jī)加工的材料不同，上述速度最好是低于10微米/脈沖，最一般的至少是0.5到0.25微米/脈沖。與那種皮秒或準(zhǔn)分子的傳統(tǒng)激光器相比，燒蝕精度得到極大提高。
不論是何種機(jī)加工材料，超短脈沖激光器都不會(huì)在被輻照體積之外發(fā)散熱量。這種方法的無(wú)熱(熱中性)性質(zhì)是由于在光束的焦平面上脈沖的短暫性而又具有高達(dá)1014w/cm2的極高強(qiáng)度。目前的發(fā)展趨勢(shì)是激光器的脈沖達(dá)到100fs(1.0×10-13秒)，產(chǎn)生約MJ/脈沖的能量。
實(shí)際上，電子受熱是由于逆“韌致輻射”(減速輻射)現(xiàn)象。發(fā)射出來(lái)的電子通過(guò)碰撞把能量傳遞給處于原子軌道上的其他電子，并產(chǎn)生離子雪崩使物質(zhì)解體。電子的能量傳遞給機(jī)加工材料原子軌道上其他電子的現(xiàn)象發(fā)生于一瞬間，大約是脈沖持續(xù)時(shí)間的1/1000。這樣，任何熱擴(kuò)散之前的物質(zhì)燒蝕都能發(fā)生在被輻照區(qū)以外。
激光束的能量梯度因此得以更好地確定，使得只是橫截面積不到光束總的橫截面積50％的中心區(qū)域的強(qiáng)度才超過(guò)材料的燒蝕閾值。這樣，機(jī)加工的分辨率便低于光束的最大直徑。
在一個(gè)變型實(shí)施形式中，使用了兩束完全同步且不平行的飛秒激光。每一光束的強(qiáng)度低于材料的燒蝕閾值，從而只是在兩光束的交點(diǎn)處才進(jìn)行機(jī)加工，因此可能用來(lái)機(jī)加工空心零件。
通過(guò)信息處理器17的控制裝置能夠使脈沖的強(qiáng)度或其持續(xù)時(shí)間很好地適應(yīng)擬機(jī)加工的材料及所要求的加工精度與速度。因而，在同一零件的機(jī)加工周期內(nèi)，可以對(duì)這些參數(shù)加以修正。
總體來(lái)說(shuō)，在激光束與被機(jī)加工零件之間相對(duì)位移是基于對(duì)零件的支持件進(jìn)行空間操作的結(jié)果?？梢钥吹?，在本發(fā)明的方法中，對(duì)于特殊情況能夠通過(guò)利用不同的反射鏡光學(xué)系統(tǒng)、掃描儀、望遠(yuǎn)鏡等使激光束在光學(xué)頭出口處發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不受零件位移的約束來(lái)進(jìn)行燒蝕。使激光器位移是可能的，但慣性風(fēng)險(xiǎn)使它的位移比零件的位移更慢地穩(wěn)定。
在制造傳動(dòng)件10或其他微米級(jí)或納米級(jí)零件時(shí)，于零件上機(jī)加工出的絕大多數(shù)形狀都可以在一個(gè)平面上機(jī)加工。在加工更復(fù)雜的表面如復(fù)雜的齒圈(未圖示)時(shí)，可以根據(jù)三個(gè)或甚至四個(gè)軸以及一個(gè)旋轉(zhuǎn)平面11和一個(gè)繞軸旋轉(zhuǎn)光學(xué)頭15，來(lái)同時(shí)移動(dòng)激光束16的碰撞點(diǎn)。
零件的位移速度可以按照所需生產(chǎn)率、精度和分辨率以及預(yù)定的表面狀態(tài)作綜合平衡后獲得。這樣，可以通過(guò)一系列不同速度的位移來(lái)加工很多零件。
為了避免因光/材料界面而發(fā)生的非線(xiàn)性現(xiàn)象，可以在真空中或投入中性氣體(氦，氬……)發(fā)射下進(jìn)行機(jī)加工。在受控大氣中機(jī)加工能夠避免在光-材料界面上產(chǎn)生非線(xiàn)性現(xiàn)象，例如發(fā)生于在焦平面中的空氣擊穿以及必然出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象將改變機(jī)加工質(zhì)量。在有特殊用途情況下，為了提高燒蝕的能效，可以通過(guò)安裝衍射系統(tǒng)或光學(xué)伺服裝置作為聚焦裝置的補(bǔ)充來(lái)提高光學(xué)精度。
待機(jī)加工零件的幾何表示；輻照區(qū)的位移能通過(guò)零件輻照區(qū)進(jìn)行的最通行的位移有以下幾種a)快速定位，也就是通過(guò)以機(jī)器允許的最大速度行經(jīng)線(xiàn)性軌道來(lái)限制移動(dòng)零件以獲得程控點(diǎn)b)線(xiàn)性插入，即通過(guò)以程序員給定的行進(jìn)速度來(lái)行經(jīng)線(xiàn)性軌道從而達(dá)到程控點(diǎn)。
c)環(huán)形插入，其功能是描繪出完整的圓或圓弧，而根據(jù)的是確定這些圓或圓弧的某些特征幾何元素，例如這種圓的坐標(biāo)以及有關(guān)極值的坐標(biāo)；d)螺旋型插入；將一個(gè)平面中的圓運(yùn)動(dòng)與垂直于該平面上的平移運(yùn)動(dòng)相組合；e)圓錐型插入；在同一平面上，通過(guò)三個(gè)點(diǎn)一組用幾何方法來(lái)確定各個(gè)拋物線(xiàn)段，且每段最后一個(gè)點(diǎn)是下一段的起點(diǎn)；f)多項(xiàng)式內(nèi)插法，即可根據(jù)多項(xiàng)式的次數(shù)來(lái)確定軌跡，并且可以用來(lái)對(duì)樣條型曲線(xiàn)進(jìn)行曲線(xiàn)擬合。
在生產(chǎn)像皮帶這樣的微型傳動(dòng)件的情況下，絕大多數(shù)形狀可以在一個(gè)平面上機(jī)加工。從這個(gè)意義上說(shuō)，生產(chǎn)者可以采取二維或二維半的技術(shù)。以下的機(jī)加工操作可以通過(guò)本發(fā)明的方法和裝置來(lái)完成a)定輪廓(在此方式下，機(jī)加工工具以恒定的深度定位，同時(shí)在平面上描出一系列直線(xiàn)和曲線(xiàn))；b)鉆孔及相關(guān)操作c)機(jī)加工負(fù)性容積在加工諸如齒圈或翹曲面等更加復(fù)雜的表面時(shí)，激光束會(huì)同時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)和能夠繞軸旋轉(zhuǎn)的光學(xué)頭沿三個(gè)軸甚至更多的軸移動(dòng)。此光學(xué)頭能在一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上繞著兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)頭)。最后，沿著Z軸平行方向調(diào)節(jié)焦距也是可能的。
本發(fā)明的機(jī)加工方法最主要的優(yōu)點(diǎn)在于能夠加工的幾何形狀并不限于直線(xiàn)線(xiàn)段(簡(jiǎn)單內(nèi)插)或者圓。而且，尤其是在應(yīng)用于鐘/表制造的傳統(tǒng)加工技術(shù)領(lǐng)域中時(shí)，通常會(huì)遇到多少有些模糊的或者甚至是隱蔽的樣式確定的草圖或連接點(diǎn)(由工具的形狀確定的兩個(gè)表面的交叉點(diǎn)所產(chǎn)生的幾何形狀)。顯然，這些常規(guī)方法并不適用于機(jī)加工復(fù)雜的、特別是翹曲的形狀，更廣泛地說(shuō)，也不適合在要求對(duì)表面交叉處(倒角)有準(zhǔn)確控制的地方進(jìn)行加工。
為了通過(guò)物質(zhì)燒蝕進(jìn)行機(jī)加工，在所有可能條件下，利用借助了幾何學(xué)和算法的數(shù)學(xué)法則能夠確定待處理的表面或外形(如曲線(xiàn)圖，算法幾何，概率算法……)。
通常說(shuō)來(lái)，利用超短脈沖激光進(jìn)行物質(zhì)燒蝕這一方法所生成的復(fù)雜表面的幾何表示需要確定被稱(chēng)為自由曲線(xiàn)的特殊曲線(xiàn)。最常用的表示方法是用貝塞爾曲線(xiàn)的表示方法。已知的一種演變形式也同樣會(huì)在B樣條曲線(xiàn)的名義下遇到。
對(duì)于更復(fù)雜的形狀，特別是對(duì)那些屬于圓錐曲線(xiàn)(圓、橢圓、拋物線(xiàn)等的弧)的曲線(xiàn)外形來(lái)說(shuō)，有理曲線(xiàn)被用在圓錐曲線(xiàn)的表示是由多項(xiàng)式的商而非由方程參量決定的地方。為了確定待加工的表面，可使用到最普通的有理曲線(xiàn)，即由多項(xiàng)式確定的有理貝塞爾曲線(xiàn)，它的一個(gè)表面分解為被稱(chēng)作單位粒子的簡(jiǎn)單構(gòu)件，每一單位粒子是由稱(chēng)為極點(diǎn)的點(diǎn)或樣條與NURBS(非均勻有理B樣條)確定，該NURBS是由形成網(wǎng)絡(luò)中表面塊件的成組的點(diǎn)確定的。
這些曲線(xiàn)族可以更準(zhǔn)確地說(shuō)明于下-貝塞爾曲線(xiàn)主要涉及到以下概念的參數(shù)曲線(xiàn)伯恩斯坦多項(xiàng)式，De.lestelian賦值算法，細(xì)剖分，仰角，導(dǎo)數(shù)，幾何性質(zhì)(仿射幾何學(xué)的不變性，凸包，變分縮量)-B-樣條函數(shù)基于P(k，t，r)、節(jié)點(diǎn)重?cái)?shù)、C^K類(lèi)連接、局部和最小支集來(lái)確定的。
-參變量B-樣條形式的B-樣條曲線(xiàn)，涉及到多邊形控制論、德波賦值算法的概念，并且特別是具有諸如仿射不變性，局部控制，凸包，邊緣多重節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)插入等幾何性質(zhì)。
-幾何樣條曲線(xiàn)，回答了幾何連續(xù)性、幾何不變性以及眾所周知形式的Frent結(jié)構(gòu)、nu-樣條，、tau-樣條的概念利用超短沖激光進(jìn)行物質(zhì)消蝕的機(jī)加工方法優(yōu)于其他加工方法是因?yàn)樗褂媚：?、取決于加工精度與復(fù)雜性的數(shù)據(jù)算法，此算法基于下列數(shù)學(xué)原理，但并非局限于這些原理-曲率，轉(zhuǎn)距，F(xiàn)renet結(jié)構(gòu)，約當(dāng)定理，等周不等式，焦點(diǎn)外殼或曲線(xiàn)-作為表面兩種基本形式的曲面與超曲面，特別是曲率、高斯一博內(nèi)方程，內(nèi)蘊(yùn)幾何學(xué)，平行傳輸學(xué)，測(cè)地學(xué)。
-摩爾斯理論作為將多種同倫型與種屬函數(shù)臨界點(diǎn)相連接的理論，具有某些良好特性，包括印證了高斯-博內(nèi)方程和Hessian函數(shù)，臨界點(diǎn)和摩爾斯輔助定理；-定義在表面上的函數(shù)，如高度函數(shù)與距離函數(shù)等；-矢量場(chǎng)和摩爾斯圖表，特別是用于重構(gòu)理論的技術(shù)；-組合拓?fù)湓砼c代數(shù)拓?fù)湓?，特別是三角測(cè)量，單純復(fù)合形，歐拉-龐加萊表面特征量，多樣性與分類(lèi)理論。
-微分幾何原理R3中的表面幾何圖形，高斯應(yīng)用理論，主彎曲與主方向，點(diǎn)分類(lèi)(橢圓的，雙曲線(xiàn)的、拋物線(xiàn)的、平面的)，焦面與測(cè)地表面。
-歐幾里德二次曲面和平滑表面的密接二次曲面；-基于平面曲線(xiàn)，漸屈線(xiàn)，骨架化，還有上述曲線(xiàn)的幾何準(zhǔn)則(到骨架的距離，距離函數(shù)可微分性，波峰波谷函數(shù))以及它們的拓?fù)湫再|(zhì)(同倫與收縮)角度下的骨架；-對(duì)Voronoi圖表，Delaunay2維三角剖分和骨架近似值的參考；-表面重構(gòu)和表面契合，特別要考慮到嚴(yán)格的Delaunay三角剖分、同倫以及同態(tài)的神經(jīng)理論，還要遵循曲線(xiàn)與平面取樣準(zhǔn)則；-表面精煉算法、算法幾何以及線(xiàn)段交點(diǎn)，二維和n維凸包計(jì)算、對(duì)偶性、線(xiàn)性規(guī)劃；-幾何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，復(fù)雜的或簡(jiǎn)單的，借助了確定性算法和概率性算法；-運(yùn)用內(nèi)插法、平滑算法以及與平滑參數(shù)的選擇有關(guān)的交互證實(shí)，特別要指出，這里僅僅是列舉。
·最小平方平滑(考慮權(quán)重及限制條件)·內(nèi)插法，通過(guò)多項(xiàng)式樣條、樣條間隔、能量的最小限度、內(nèi)插樣條的計(jì)算法則、樣條基數(shù)(S樣條)；·樣條平滑化平滑樣條、計(jì)算算法、用于平滑參數(shù)選擇的交互證實(shí)法。
本發(fā)明所描述的燒蝕方法是廣泛基于使用了NURBS(非均勻有理基本樣條)技術(shù)的算法。
我們將這些NURBS定義為一組技術(shù)，用來(lái)插入和逼近曲線(xiàn)和表面。這些技術(shù)大量出現(xiàn)在形式的和數(shù)字的計(jì)算體系中，并且為CAD或CAD/CAM工具那樣的重要模型軟件利用。
根據(jù)與均勻情形對(duì)應(yīng)的稱(chēng)之為節(jié)點(diǎn)的實(shí)值確定上述函數(shù)。對(duì)于我們所要機(jī)加工的標(biāo)準(zhǔn)形狀，這些函數(shù)具有給定的次數(shù)，通常為2次或3次，很少更多。函數(shù)的值只是由在一個(gè)區(qū)間上由0到1之間但是不包括0的數(shù)組成。
次數(shù)越高，所描述的函數(shù)越平滑-次數(shù)1＝連續(xù)函數(shù)-次數(shù)2＝可導(dǎo)函數(shù)(無(wú)角狀點(diǎn))-次數(shù)3＝雙重可導(dǎo)函數(shù)(無(wú)急劇彎曲)當(dāng)修改一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，函數(shù)連續(xù)變形。
當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生重合(節(jié)點(diǎn)成雙)，函數(shù)失去連續(xù)性，要么不連續(xù)要么產(chǎn)生角狀點(diǎn)或發(fā)生彎曲中斷。
節(jié)點(diǎn)中的連續(xù)性級(jí)數(shù)等于次數(shù)減去節(jié)點(diǎn)重?cái)?shù)，例如-次數(shù)2的B樣條，單節(jié)點(diǎn)-可微性-次數(shù)2的B樣條，雙節(jié)點(diǎn)-角狀點(diǎn)-次數(shù)2的B樣條，三節(jié)點(diǎn)-不連續(xù)在由控制點(diǎn)(如齒圈輪廓)確定的曲線(xiàn)的情形下，得到平面點(diǎn)(稱(chēng)為控制點(diǎn))和一組數(shù)值(稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)向量)。能夠提到以下基本性質(zhì)1)曲線(xiàn)完全包含在凸包中(因?yàn)榻Y(jié)合系數(shù)是由0到1之間的數(shù)組成，其總和等于1)2)上述定義的確定不取決于尺寸，因而它既可以用在三維空間的平面中，也可用于此外的情形。
3)曲線(xiàn)僅取決于節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，如果進(jìn)行了一次平移或同中心擴(kuò)展變換，曲線(xiàn)保持不變，節(jié)點(diǎn)(0，0，1，2，4，4，4)形成與(-1，-1，1，3，7，7，7)形成的曲線(xiàn)相同的曲線(xiàn)。
4)當(dāng)基本函數(shù)值為1時(shí)，其它的為0并且曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)特別是與之相關(guān)的控制點(diǎn)。當(dāng)?shù)谝?分別處于最后)節(jié)點(diǎn)是為多重性的時(shí)，那么第一個(gè)(相應(yīng)地最后)基本函數(shù)值是1，并且曲線(xiàn)通過(guò)第一個(gè)(相應(yīng)地最后)節(jié)點(diǎn)。函數(shù)形成所謂的浮動(dòng)極限曲線(xiàn)，貝塞爾曲線(xiàn)是它的一個(gè)特例。
最后確定構(gòu)建有理曲線(xiàn)的同質(zhì)坐標(biāo)的作用是有趣的。
人們最終將會(huì)發(fā)現(xiàn)以上所描述的數(shù)學(xué)方法是唯一可以確保同中心擴(kuò)展變換因子很好地用于機(jī)械原理實(shí)踐的數(shù)學(xué)方法，該機(jī)械原理是用于加工微米級(jí)和納米級(jí)機(jī)械件的(有關(guān)滑動(dòng)、摩擦表面、嚙合表面等情況)。
可以用本發(fā)明的方法加工的零件和部件飛秒激光支持的燒蝕加工技術(shù)適用于加工尺寸減小了的、必須具有很高分辨率的零件和構(gòu)件，尤其是用于鐘表制造領(lǐng)域，但不限于該領(lǐng)域。該方法特別適用于至少在一個(gè)方向、至少有一個(gè)尺寸小于或等于2毫米的零件的情形。這里的尺寸是總體測(cè)量并定義為沿著同一方向連結(jié)同一零件上最遠(yuǎn)兩點(diǎn)的線(xiàn)段的長(zhǎng)度。一般地說(shuō)，此方法適用于加工所有接觸半徑(兩個(gè)表面相交部分)尺寸要求精確到毫米的微米級(jí)的和納米級(jí)的機(jī)械構(gòu)件的制造。
因而，本發(fā)明的方法適于加工諸如傳動(dòng)件構(gòu)件，尤其是例如應(yīng)用于鐘表加工中的小尺寸構(gòu)件。
所制造的零件至少有一個(gè)通常是不規(guī)則的，形成于垂直平面中的線(xiàn)；至少有一個(gè)半徑大于10-9并小于2mm的曲線(xiàn)。通過(guò)觀察標(biāo)明任何機(jī)加工方法加工的兩個(gè)平面交叉部分的邊緣即可看到這種例子。在肉眼可見(jiàn)水平上(毫米數(shù)量級(jí)，10-3m)，這些邊緣可以被認(rèn)為是直線(xiàn)的或弧形的，由凸形或鈍角形成。然而，在顯微鏡水平下，這些同樣的線(xiàn)在垂直于邊線(xiàn)的平面上或多或少具有規(guī)則幾何圖形的特征，至少有一個(gè)半徑長(zhǎng)度最多為十分之一毫米，通常叫做倒角的部分。
本發(fā)明的方法主要用于加工以下所有或部分的鐘表構(gòu)件-表身，尤其是具有凹槽和小洞并用作支架板件；-用于在轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)中保持或引導(dǎo)微米級(jí)機(jī)械的不同部件作直線(xiàn)形或翹曲狀的橋連接件；-實(shí)心部件之間的材料連接件，特別是外殼的，滑動(dòng)的，單純樞紐或滑動(dòng)樞紐的，平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的，螺旋形的，平面支撐件，單一或指形的球窩節(jié)，線(xiàn)性環(huán)形的，線(xiàn)性直線(xiàn)的，點(diǎn)狀的……；-能量聚積件，尤其是彈簧和聚缸；-利用了直線(xiàn)的或翹曲的齒輪，皮帶輪，摩擦滑輪，剛性或柔性等速連接件，流體靜壓或流體動(dòng)力構(gòu)件的微米級(jí)或納米級(jí)傳動(dòng)裝置。
-旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)的連接裝置；-機(jī)械儲(chǔ)存構(gòu)件，尤其是凸輪；-與擒縱功能有關(guān)的部件，主要是那些用于分配功率，以及配有制動(dòng)器、氣缸、英國(guó)式擒縱叉、拴銷(xiāo)、反彈輪等的系統(tǒng)，尤其是以下構(gòu)件擒縱輪，擒縱齒，邊緣輪，力臂，輪軸，杠桿，棒，制動(dòng)器，輸入/輸出脈沖，叉，輸入/輸出叉，針刺，限制性輸入/輸出拴銷(xiāo)，大/小安全軸，平衡器；-被稱(chēng)為調(diào)節(jié)構(gòu)件的振蕩構(gòu)件，屬于鐘擺或螺旋平衡器，更為普遍的是，不管是否處于潤(rùn)滑狀態(tài)、是否線(xiàn)性、是否含有機(jī)械或非機(jī)械潤(rùn)滑裝置，包括以下相鄰構(gòu)件擺輪夾板、平衡器，油絲固著環(huán)、柱頭螺栓、……、指針、平衡發(fā)條，基于復(fù)雜的左/右開(kāi)導(dǎo)螺旋面的平衡器，與旋轉(zhuǎn)調(diào)解系統(tǒng)相連的構(gòu)件，特別是不局限于此，還有游絲鐘表或旋轉(zhuǎn)盤(pán)；-振蕩塊，取回旋、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或繞軸旋轉(zhuǎn)方式-撞擊構(gòu)件；-外部構(gòu)件，主要如玻璃表面，底座，中軸，上發(fā)條按鈕，校正器，鐘面，指針，表殼襯圈，底盤(pán)，接線(xiàn)片、表帶和其部件，按鈕，顯示器電池，表蓋，單純或永久數(shù)據(jù)顯示的顯示標(biāo)志，時(shí)間設(shè)定指示器，月相指示器，刻度指針-表殼，由一個(gè)或數(shù)個(gè)部分組成，有時(shí)還有以下一些構(gòu)件上發(fā)條按鈕，表蓋，按鈕；皮帶傳動(dòng)件的制造如上所述，本發(fā)明的方法也適用于加工同步/異步傳動(dòng)件，尤其是微米級(jí)和納米級(jí)傳動(dòng)件，例如皮帶輪，光滑的或帶齒皮帶，鏈條，左/右傳動(dòng)裝置，等速傳動(dòng)元件等。這樣的傳動(dòng)件用于例如鐘表制造或其他小型化裝置的領(lǐng)域?？捎帽痉椒庸さ膫鲃?dòng)件的例子在此不再贅述。
在一個(gè)實(shí)施形式中，使用了由本發(fā)明方法制造的皮帶的機(jī)件/大功率傳動(dòng)件是異步的并且至少由一個(gè)齒輪，一個(gè)平坦的或梯形的或條紋狀的皮帶組成，最好是至少有一個(gè)位于微型皮帶內(nèi)部或外部的張緊器和/或?qū)蚱?。在過(guò)高的轉(zhuǎn)矩作用下，皮帶輪上的皮帶可能產(chǎn)生滑動(dòng)形成傳動(dòng)件的異步性。
此外，異步微型皮帶傳動(dòng)件可以被設(shè)置在樞軸或滑桿連接器上，從而提高在皮帶輪上上發(fā)條的卷繞角度或確保其耦合/分開(kāi)功能。
同步微型皮帶傳動(dòng)件由至少二個(gè)齒輪和同一模數(shù)的有齒皮帶組成，從而可以在一個(gè)驅(qū)動(dòng)元件和受動(dòng)元件中無(wú)滑動(dòng)地傳遞機(jī)械功率，因此可以糾正由于異步傳動(dòng)件功能性的或偶發(fā)的滑動(dòng)問(wèn)題，尤其是在超負(fù)荷條件下。此時(shí)，微米級(jí)或納米級(jí)機(jī)械鏈被認(rèn)為是鋸齒狀皮帶的特殊形式，因?yàn)樗旧韼в信c齒相嚙合的凹口。
通過(guò)齒型皮帶的機(jī)件/大功率同步傳動(dòng)件主要包括-具有可控變形(材料彈性范圍內(nèi))的軸承幾何結(jié)構(gòu)；-曲線(xiàn)的或多邊形的輪廓的齒圈；-位于軸承平面中的正放射狀的、直線(xiàn)的、傾斜或彎曲的齒圈。
由本發(fā)明方法制造的運(yùn)動(dòng)/功率傳動(dòng)件的部件是由具有足以保證其傳送功能的機(jī)械特征的材料制成，例如塑料、聚合材料、金屬、合成物、夾層結(jié)構(gòu)材料等。
這種方法制成的傳動(dòng)件構(gòu)件可以包括例如皮帶輪和皮帶等，它們是光滑的或具有按照小于2毫米節(jié)距分開(kāi)的齒狀件，例如微型皮帶或者輪子，其齒高大約為0.5微米，而皮帶上的齒深或?qū)挾炔坏?毫米。皮帶本身的厚度和寬度也最好是小于2毫米。機(jī)加工精度受限于光束的偏移量。上述構(gòu)件，尤其是皮帶或皮帶輪，例如是設(shè)計(jì)用于鐘表機(jī)件、鐘表機(jī)件的其它部件或其它微型機(jī)械零件的。
圖2通以舉例方式闡釋了通過(guò)由本發(fā)明方法完全或部分制造的皮帶來(lái)傳動(dòng)的同步運(yùn)動(dòng)/功率傳動(dòng)系統(tǒng)10。這一系統(tǒng)主要包括主皮帶輪23，皮帶20，輔助皮帶輪22和張緊導(dǎo)向器21。皮帶輪23是扁平的，并且在其周邊上設(shè)有與扁平齒輪相似的等距放射齒狀件。皮帶輪23有一個(gè)凸緣(未圖示)以導(dǎo)引皮帶20?？梢酝ㄟ^(guò)本發(fā)明的飛秒激光輔助燒蝕的方法來(lái)加工上述傳動(dòng)件中全部的或部分部件。
皮帶20具有圖3所示的弧形齒廓。這一弧形齒廓甚至在皮帶的曲率半徑變化極大時(shí)，例如當(dāng)皮帶通過(guò)直徑差異很大的皮帶輪運(yùn)作時(shí)，仍能進(jìn)行有效的功率的傳送?；⌒锡X廓也可用于皮帶輪。
當(dāng)制造同步傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，在單個(gè)皮帶輪23上，最好是在直徑最小的皮帶輪上裝上凸緣(未列舉)。
圖4例示了2個(gè)異步傳動(dòng)件10，它們裝有內(nèi)/外置輔助皮帶輪22而此異步皮帶輪23是扁平的并在所述皮帶輪23兩邊都裝有凸緣(未圖示)從而可以在所述傳動(dòng)件10上導(dǎo)引皮帶20。
本發(fā)明允許使用復(fù)雜材料進(jìn)行加工而沒(méi)有尺寸限制，也可以制成夾層結(jié)構(gòu)或復(fù)合型的，尤其是對(duì)于皮帶加工，圖5示明了一個(gè)具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)51的分層皮帶50的例子。
必須指出的是，對(duì)于皮帶輪23或者其他尺寸的很小的有/無(wú)曲線(xiàn)輪廓30的微米級(jí)或納米級(jí)構(gòu)件，沒(méi)有定規(guī)可循；該輪廓是所謂個(gè)性化的。此外，對(duì)于每一種齒廓，也存在直線(xiàn)式或彎曲形的側(cè)面之分(未圖示)。
傳動(dòng)裝置的制造本方法亦涉及生產(chǎn)毫米級(jí)或納米級(jí)的傳動(dòng)裝置，此處的傳動(dòng)裝置理解為組成同步傳動(dòng)件從而確保兩個(gè)主軸之間的連接和從驅(qū)動(dòng)軸(馬達(dá))將機(jī)械能傳到從動(dòng)軸(受動(dòng)件)同時(shí)維持角速度恒定比的構(gòu)件。
可以考慮不同形式的傳動(dòng)裝置最基本的形式是所謂的“外部平行式”，除了不存在兩個(gè)嚙合齒之間的相對(duì)滑動(dòng)外，其特征在于角速度的比率等于二者數(shù)量的或二者直徑的反比，并且這兩齒輪是沿相反方向進(jìn)行相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。被稱(chēng)為“內(nèi)部平行型”的變型即兩個(gè)齒輪沿同一方向運(yùn)轉(zhuǎn)。上述的這種具有直齒的內(nèi)部平行或外部平行的形式，還存在節(jié)距、模數(shù)和變速器傳動(dòng)比方面的特征。在根據(jù)弧形輪廓的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中以對(duì)稱(chēng)形式對(duì)齒圈的幾何形狀進(jìn)行了描述。
一種更復(fù)雜的形式回答了螺旋齒圈的準(zhǔn)則，此螺旋齒圈是由在基本螺旋線(xiàn)上的無(wú)窮大的正切形成的“規(guī)則表面”來(lái)確定的。也可由沿著螺旋線(xiàn)作卷纏繞運(yùn)動(dòng)所形成的表面來(lái)確定。
被稱(chēng)為“齒條-齒輪”的特殊形式其特征在于齒條是一種特殊輪子，它的原始線(xiàn)條是直的，從幾何學(xué)角度可以看作是直徑無(wú)窮大的輪子。
從螺旋齒圈變換成齒條齒輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上是可能的。需要確保的是當(dāng)此傳動(dòng)裝置的兩個(gè)基本槍體無(wú)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩條共軛的雙螺旋線(xiàn)仍保持相切，這就意味著兩種情況-兩個(gè)螺旋必須沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，例如，左側(cè)齒輪只與右側(cè)齒輪形成平行傳動(dòng)裝置。
-與傳動(dòng)裝置相關(guān)的幾何條件(嚙合條件)也必須要考慮到。
本發(fā)明的方法也可用于生產(chǎn)錐齒輪傳動(dòng)裝置。首先，必須考慮到的是兩個(gè)有相同頂點(diǎn)的圓錐而它們不會(huì)從一個(gè)滑動(dòng)到另一個(gè)之上的規(guī)則形式。齒形是直的或螺旋形的。在錐齒輪傳動(dòng)裝置的特殊情況下，必須要注意到傳動(dòng)裝置連續(xù)性的問(wèn)題和受到互補(bǔ)傳動(dòng)方法干擾的問(wèn)題。這一方法使傳動(dòng)裝置以充分逼近而只需考慮平行傳動(dòng)裝置的形式，在錐齒輪傳動(dòng)裝置中得到了研究。這樣，所有關(guān)于傳動(dòng)裝置連續(xù)性、干擾、相對(duì)滑動(dòng)的問(wèn)題，都可通過(guò)考慮其自身角速度、齒數(shù)、壓力模數(shù)與壓力角下平行的傳動(dòng)裝置得以解決。
本發(fā)明的方法也可用來(lái)制造翹曲的傳動(dòng)裝置，例如，有環(huán)形螺紋的齒輪。此環(huán)形螺紋與和它共軛且中心距離已知的齒輪相嚙合。在之前的工藝水平下，這些齒輪通常由一個(gè)與環(huán)形螺紋恰好對(duì)應(yīng)的工具進(jìn)行修整(包絡(luò)法)，此工具必須與此環(huán)形螺紋相合。使用超短的飛秒脈沖激光器可以擺脫對(duì)小尺寸加工的限制，否則這種小尺寸不能通過(guò)傳統(tǒng)方法進(jìn)行加工。在這類(lèi)型傳動(dòng)裝置中，主要關(guān)注相對(duì)滑動(dòng)及可逆性的概念。
主要由于齒輪之間的點(diǎn)接觸，與螺旋式翹曲傳動(dòng)裝置有關(guān)的精細(xì)外形就能使得可以在小的負(fù)載下尤其對(duì)于極小的機(jī)件更為有效。
還要考慮被稱(chēng)為準(zhǔn)雙曲面齒輪的復(fù)雜外形，尤其是因?yàn)楸緹g方法可以加工用任何其它已知方法都無(wú)法加工的極小尺寸的外形。
與齒輪的外形和尺寸無(wú)關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)還必須考慮到干擾條件，特別是那些與非對(duì)稱(chēng)外形和機(jī)加工相關(guān)的條件。
所描述的用于生成曲線(xiàn)和這些翹曲表面的方法使得能夠掌控幾何干擾。而且，利用超短脈沖激光的消蝕技術(shù)可以控制機(jī)加工干擾。當(dāng)同時(shí)考慮這兩個(gè)方面時(shí)，本方法對(duì)微米級(jí)與納米級(jí)傳動(dòng)件確定、制作以及干擾的控制提供了適當(dāng)?shù)幕卮穑c齒圈形狀和所用的材料無(wú)關(guān)。
微型模具的制作在先有工藝條件下，皮帶輪、齒輪和張緊導(dǎo)向器是由諸如車(chē)削和/或銑削、電蝕、超聲波機(jī)加工等傳統(tǒng)方法加工制造的。傳統(tǒng)皮帶主要由模壓制造，而模具是通過(guò)電蝕、超聲波或甚至是LIGA方法制作的(光剖、電鍍、ABFORMUNG一種組合了光剖、電鍍和模壓技術(shù)的工藝)。
上述方法適合于加工尺寸在毫米以上的微型模具。它們需要使用可注射的塑性材料，而不適合制造采用了諸如金屬、復(fù)合材料或異質(zhì)多層材料等的零件。溫度或動(dòng)力粘滯度限制了這些微型模具的使用，即使是用于制造合成材料的零件。
即使可以采用上述模具，但先有工藝技術(shù)要求這類(lèi)模具有足夠的精度。而本發(fā)明的目的便在于使用這種微型模具用于制造傳動(dòng)件或被注射成型的、或有夾層的或有復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)裝置或傳動(dòng)件。例如，通過(guò)采用本發(fā)明方法制造的微型模具進(jìn)行模壓或注射成型，就能根據(jù)所需尺寸很好地制造出圖5中具有多層結(jié)構(gòu)的分層皮帶。
通常，使用本發(fā)明上述方法機(jī)加工出的模具，不論其類(lèi)型如何都需要一定數(shù)量的功能性附屬裝置-造型件凹腔(沖頭和原模)-功能件支架、電源、用來(lái)釋除和脫出已注射成型的機(jī)械裝置、模具的溫度調(diào)節(jié)裝置-輔助件緊固和裝卸裝置、定心系統(tǒng)、用于安裝插入物和取出模制品的自動(dòng)機(jī)械、安全控制和脫?？刂蒲b置。
使用超短脈沖激光的機(jī)加工方法適用于制作模具中的凹腔，在此模具中通過(guò)沖頭和原模兩個(gè)部件限定出加工對(duì)象的三維負(fù)性表示(包括所有校正的尺寸在內(nèi))。
只要是采用模制技術(shù)和所使用的材料的粘度允許(非常小的尺寸)，本發(fā)明的方法就能模制出任何微米級(jí)或納米級(jí)零件。模制成的表面狀態(tài)是極好的，這對(duì)于制造摩擦用零件尤為重要。
可機(jī)加工的材料取決于擬機(jī)加工的零件，本發(fā)明的方法可以用于機(jī)加工大量不同材料，尤其是適用于加工各項(xiàng)同性材料、多形態(tài)材料(如疊層式的，……)或硬的復(fù)合材料，特別是塑料、金屬、礦質(zhì)或復(fù)合材料。
塑料即所謂主要成分為“高聚合物”的任何材料，其定義在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO472和ISO471(2002年1月)中給出?！案呔酆衔铩被蚋毡榈摹熬酆衔铩笔怯煞肿訕?gòu)成的產(chǎn)物，其特征在于有一種或幾種原子或原子團(tuán)(結(jié)構(gòu)因子)的大量重復(fù)，以足夠的數(shù)量鏈接而引導(dǎo)出一組性質(zhì)，這組性質(zhì)實(shí)際上不隨單個(gè)或少數(shù)結(jié)構(gòu)因子的增減而變化，它同時(shí)也是由高分子物質(zhì)的聚合分子所組成的產(chǎn)物(ISO472)。
以下塑料和/或聚合物材料尤其可以用本發(fā)明的方法進(jìn)行機(jī)加工-聚烯烴，例如聚乙烯PE，聚丙烯PP，聚異丁烯P-IB，聚甲基戊烯P-MP。
-根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)1043-1/458-2/4575/1264 1060-2/2898-1，6401，有氯乙烯聚合物PVC和它們的衍生物，特別是氯化乙烯聚合物PVCC，聚偏二氯乙烯PVDC，氯乙烯和丙烯共聚物VC/P，氯乙烯和氯化聚乙烯化合物PVC/E，聚氯乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯化合物PVC/ABS，氯乙烯的連枝聚合物和PVC/A，氯乙烯和醋酸乙烯共聚物PVC/AC-聚乙酸乙烯酯PVAc及其衍生物，主要是聚乙酸乙烯酯PVAC，聚乙烯乙醇化合物PVAL，聚乙烯丁酸鹽PVB，聚乙烯甲醛化合物PVFM。
-基于ISO標(biāo)準(zhǔn)1043-1/2580-1/2897-1/4894-1/6402-1的苯乙烯(乙烯基苯)，主要是苯乙烯-丁二烯樹(shù)脂SB，苯乙烯-丙烯腈樹(shù)脂SAN，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS，丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈ASA，3-(……)丙基異丁烯酸鹽(酯)MSMA，按照ISO7823-1/7823-2/8257-1，基于聚苯乙烯PS，特別是PC/ABS，ABS/PA，PS/聚苯醚PPE，PS/PP和PS/PE，聚苯烯腈(聚甲基丙烯酸甲酯異丁烯酸鹽)PMMA的化合物，聚丙烯腈PAN，共聚物A/MMA丙烯腈/甲基異丁烯酸鹽，丙烯腈/丁二烯共聚物，苯乙烯丙烯腈/丁二烯苯乙烯丙烯腈共聚物SAN，丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物ABS，甲基異丁烯酸鹽/丙烯腈共聚物，丁二烯/苯乙烯共聚物MBS等。
-PMMA/AES化合物或合成物-根據(jù)ISO1043-1/1628-5/7792-1標(biāo)準(zhǔn)的，飽和聚酯-聚亞烷基類(lèi)-聚丁烯對(duì)苯二酸酯PET及PBT。
-根據(jù)ISO1043-1/1874-1/599/3451-4/7628-1/7628-2/7375-1/7375-2標(biāo)準(zhǔn)的，聚酰胺PA，尤其是尼龍PA6.6，PA6.10，PA6.12，PA4.6，PA6，PA11，PA12等。
-根據(jù)ISO1043-1標(biāo)準(zhǔn)的聚甲醛(POM)，根據(jù)ISO10943-1的含氟聚合物，聚四氟乙烯PTFE，聚三氟氯乙烯PCTFE，聚偏二乙烯氟化物PVDF，乙烯-丙烯氟化物FEP，乙烯共聚物PTFE ETFE，根據(jù)ISO1043-1的硝酸鹽，硝酸纖維素或硝化纖維CN，乙基纖維素EC和甲基纖維素MC，醋酸纖維素CA和三乙酸纖維素CTA。
-根據(jù)ISO1043-1標(biāo)準(zhǔn)的芳香族綱目的聚合物，主要為ISO1043-1/1628-4/7391-1/7391-2標(biāo)準(zhǔn)中的聚碳酸酯PC，聚苯硫醚PPS，聚苯醚PPE，聚(2，6-二甲基-1，4-亞苯基氧)，聚亞苯醚，聚醚醚酮PEEK，聚芳醚酮PAEK，聚醚酮，芳香聚砜PSU，聚醚砜PESU，聚苯砜PPSU，芳香族聚酰胺，聚丙烯酸PAA，聚鄰苯二甲酰亞胺PPA，半芳香族非晶態(tài)聚酰胺PA6-3T，聚酰胺酰亞胺PAI，雙酚A聚對(duì)苯二甲酸酯(聚丙烯酸酯)，聚醚酰亞胺PEI，丙酸纖維素CP和醋酸丙酸纖維素CAP，醋酸-丁酸纖維素CAB，液晶聚合物(Vectra，Sumika，Zenite)，根據(jù)ISO1043-1標(biāo)準(zhǔn)的熱塑彈性體，Hytrel或Pebax類(lèi)型的序列共聚物，Surlyn類(lèi)型的離聚物，S(BASF)PBT+ASA，cycoloy(G B塑料)Lastilac(Lati)PC+ABS，Xenoy(GE塑料)PC+PET，orgalloyRS6000(ATO)PA6/PP，STAPPONN(DSM)ABS/PA6，lastiflexAR-V0(Lati)，PVC+三元共聚物塑料-按照ISO1043-1標(biāo)準(zhǔn)，聚胺酯主要是為獲得鑄塑人造橡膠或熱塑性塑料或聚胺酯-聚脲(熱硬化)或多孔聚胺酯，由以下成分構(gòu)成的微孔人造橡膠聚胺酯PUR，異氰酸酯+氫供應(yīng)器，異氰酸酯，聚胺酯和主要是甲苯二異氰酸酯甲苯TDI，多羥基化合物(聚酯和聚醚)，MDA胺和MOCA胺，硅樹(shù)脂SI(按照ISO1043-1)，硅樹(shù)脂聚硅醚SI，酚醛樹(shù)脂PF(石碳酸-甲醛)和主要是PF2E1，PF2C1，PF2C3，PF2A1-2A2，PF1A-1A2，PF2DA，PF2D4，根據(jù)ISO4614和1043-1的氨基塑料(三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂MF，脲-甲醛樹(shù)脂UF)，三聚氰胺甲醛MF，脲甲醛樹(shù)脂UF，熱硬化不飽和聚酯。
通常，在任何可能和需要的時(shí)候，上述材料都能夠增強(qiáng)，尤其是可用以下材料增強(qiáng)芳香聚酰胺(Kevlar of Dupont de Nemours)，各種形式的玻璃，包括鈉硅態(tài)，高模數(shù)碳，高抗碳，硼，鋼，云母，硅酸鈣鹽，碳酸鈣，滑石，聚四氟乙烯PTFE，例如Teflon等。
此外，加工后的塑料制品可以或不用礦物、合成物或金屬膜覆蓋。
本發(fā)明的方法也可以用來(lái)機(jī)加工絕大多數(shù)純金屬及其合金，主要是固態(tài)金屬合金、鋼以及鋁、鎳或鉻、鉬、鎢(鎢錳鐵礦)或錳、金、鉑或銀、鈦或鈷、硼或鈮、鉭的鑄件，同時(shí)也可以是純金屬。
包括石英在內(nèi)的許多礦物材料也可以用本方法進(jìn)行機(jī)加工。最終，本方法也適合于加工合成材料，亦即具有基體材料/有機(jī)材料或金屬粘合劑的復(fù)合材料，并且主要包括(但并非窮盡全部)苯酚，聚酯，環(huán)氧物，聚酰亞胺，強(qiáng)化纖維/輔助強(qiáng)化材料(主要是纖維素，玻璃E、C、S、R，硼)，毛晶(晶須)AlO3，SiO2，ZrO2，MgO，TiO2，BeO，SiC，低模量芳香物，高模量芳香物，高強(qiáng)力碳，高模量碳，硼，鋼，鋁等，以及加有礦物材料的材料，主要是白堊、硅石、瓷土、鈦氧化物、固態(tài)玻璃球等。
這些合成材料可以包括添加劑，主要是催化劑與加速劑，而在固態(tài)時(shí)可以取單層、多層或夾層結(jié)構(gòu)。
尤其要提到以下復(fù)合材料，雖然不是全部鋁/銅-金屬基質(zhì)復(fù)合材料Al77.9/SiC17.8/Cu3.3/Mg1.2/Mn0.4；鋁/鋰化合物-金屬基質(zhì)Al81/SiC15/Li2/Cu1.2/Mg0.8；碳/乙烯基酯-碳化纖維-乙烯基酯基質(zhì)；碳/聚芳酰胺-碳化纖維-聚芳酰胺纖維；碳/碳纖維化合物-碳化纖維-碳基質(zhì)；碳/環(huán)氧化合物-碳化纖維-環(huán)氧基質(zhì)；碳/聚醚醚酮化合物-碳化纖維-PEEK基質(zhì)；聚芳酰胺/乙烯基酯化合物-聚芳酰胺纖維-乙烯基酯基質(zhì)；聚乙烯/聚乙烯化合物-聚乙烯纖維-聚乙烯基質(zhì)；E-玻璃/環(huán)氧-硼硅玻璃/環(huán)氧化合物；聚芳酰胺/聚苯硫醚-聚芳酰胺纖維-PPS基質(zhì)。
最后，還可以用本發(fā)明的方法機(jī)加工很多陶瓷材料。陶瓷是由可以是諸如天然多晶的或多相的或甚至是熔結(jié)氧化鋁、硅土、硅鋁酸鹽或硅酸鎂化合物(堇青石，多鋁紅柱石，皂石)和更廣泛的材料如氧氮化物、硅鋁氧氮聚合材料、碳化物等這類(lèi)材料組成。首選的材料是分散于一個(gè)有機(jī)基質(zhì)、金屬基質(zhì)或陶瓷基質(zhì)的短的單晶纖維。還有金屬碳化晶須，有機(jī)金屬母體如SiC或Si3N4……這些材料可以通過(guò)干壓、熱塑模壓和帶狀澆注等方式加工。
我們所指的陶瓷主要(但非全部)是由鋁Al2O3，鋁/硅Al2O380/SiO220，鋁/硅Al2O3，96/SiO24-Saffil，鋁/硅/硼氧化物Al2O370/SiO338/B2O3，鋁/硅硼氧化物Al2O362 SiO224/B2O 14，鉀鋁硅酸鹽白云石云母，碳化硼B(yǎng)4C，碳化硅SiC，反應(yīng)結(jié)合的碳化硅SiC，熱壓碳化硅SiC，碳化鎢/碳化鈷WC94/Co6，可加工的玻璃陶瓷SiO246/Al2O316/MgO17/K2O 10/B2O3 7，可透陶瓷SiO250/ZrSiC 40/Al2O310，二硼化鈦TiB2，二氧化鈦TiO299.6％，氧化鎂MgO，氮化鋁AlN，可機(jī)加工的SHAPAL-M，氮化鋁，氮化硼B(yǎng)N，氮化硅Si3N4，反應(yīng)結(jié)合的氮化硅Si3N4，熱壓氮化硅Si3N4，氮化硅/氮化鋁/氧化鋁，硅鋁氧氮聚合物，氧化鋅/氧化鋁ZnO98/Al2O32，氧化釔Y2O3，氧化鈹BeO 99.5，熔融石英SiO2，紅寶石Al2O3/Cr2O3/Si22O3，藍(lán)寶石Al2O399.9，水合硅酸鋁SiO253/Al2O347，二氧化硅SiO296，鋁-石英玻璃-氧化鋁-硅酸鹽SiO357/Al2O336/CaOMgO/BaO，不穩(wěn)定的鋯ZrO299，氧化釔-穩(wěn)定鋯ZrO2/Y2O3，氧化鎂-穩(wěn)定的釔ZrO2/MgO等。
借助對(duì)物質(zhì)作極其局部地加熱，采用超短脈沖激光器時(shí)-對(duì)于塑料材料，能夠進(jìn)行切削而不會(huì)對(duì)切削區(qū)域造成熱損傷；-對(duì)于復(fù)合材料，能夠不使多層材料解層而進(jìn)行直接切削。
-能夠機(jī)加工所有金屬而不會(huì)在激光入射的表面上產(chǎn)生熔化、隆起甚至是呈喇叭狀等現(xiàn)象。
標(biāo)號(hào)清單10機(jī)加工的零件，例如皮帶等傳動(dòng)件11工作面12保持裝置(緊固裝置)13用于執(zhí)行三維建模程序的信息處理器14飛秒激光器15光學(xué)頭16激光束17用于執(zhí)行機(jī)加工程序的信息處理器X、Y、Z待機(jī)加工零件的平動(dòng)軸A、B、C待機(jī)加工零件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸20皮帶21緊帶惰輪22輔助皮帶輪23主皮帶輪30弧形齒50分層皮帶51增強(qiáng)件
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)微米級(jí)或納米級(jí)機(jī)械零件的方法，其特征在于此方法包括有激光輔助燒蝕步驟，所利用的激光具有持續(xù)時(shí)間小于5×10-13秒和在光-材料界面上的功率大于1012瓦的脈沖。
2.權(quán)利要求1的方法，此方法用于制造鐘表零件。
3.權(quán)利要求1或2之一的方法，此方法用于皮帶輪和/或皮帶。
4.權(quán)利要求1-3之一中的方法，其中所述零件至少有一個(gè)尺寸小于或等于2mm或者最好是小于0.5mm，該尺寸被計(jì)算總長(zhǎng)并且定義為連接零件的沿同一方向兩個(gè)最遠(yuǎn)的點(diǎn)的線(xiàn)段長(zhǎng)度。
5.權(quán)利要求1-4之一中的方法，其中所述零件包括深度小于2mm的齒狀件。
6.權(quán)利要求1-5之一中的方法，其中所述零件是由微型操作器來(lái)保持，以保證相對(duì)于激光束的取向零件表面定位和取向進(jìn)行處理/加工。
7.權(quán)利要求1-6之一中的方法，此方法包括以下步驟·描述擬機(jī)加工的形狀；·將對(duì)應(yīng)于所述描述的數(shù)據(jù)傳遞給機(jī)加工軟件，此機(jī)加工軟件尤其最好考慮到翹曲表面的內(nèi)插；·根據(jù)材料與機(jī)加工深度確定激光束的入射角以及零件相對(duì)于此激光束進(jìn)行機(jī)加工的位置，以使燒蝕條件最優(yōu)化；·將數(shù)據(jù)輸入運(yùn)動(dòng)控制和/或操縱信息處理器(17)；·調(diào)節(jié)持續(xù)時(shí)間小于5×10-13秒且在光束-物質(zhì)界面上的功率大于1012瓦的超短脈沖；·啟動(dòng)機(jī)加工程序而由脈沖激光器加工零件(10)
8.權(quán)利要求1-7之一中的方法，其中激光束的能量梯度確定成，使得僅僅其橫剖面積不到光束總的橫剖面積50％的中心區(qū)域的強(qiáng)度超過(guò)材料的燒蝕閾值。
9.權(quán)利要求1-8之一中的方法，其中所述燒蝕只是在激光束的焦平面(16)中進(jìn)行，此方法包括使所述焦平面相對(duì)于所述零件沿垂直于所述激光束方向移動(dòng)的步驟。
10.權(quán)利要求1-9之一中的方法，其中所述擬機(jī)加工的零件(10)是為一機(jī)加工程序所控制的多軸系統(tǒng)保持，此程序例如是具有間隙補(bǔ)償或更新的微米級(jí)的機(jī)加工程序。
11.權(quán)利要求1-10之一中的方法，其中所述脈沖的功率與持續(xù)時(shí)間是根據(jù)零件的材料而選擇的，使得能通過(guò)脈沖，燒蝕若干微米材料最好是少于10微米的材料。
12.權(quán)利要求1-11之一中的方法，其中所述燒蝕是在真空中于投入中性氣體或受控氣氛下進(jìn)行，以免在光-材料界面上產(chǎn)生的非線(xiàn)性現(xiàn)象，例如空氣擊穿或材料燒蝕。
13.權(quán)利要求1-12之一中的方法，其中采用了激光束的衍射裝置。
14.權(quán)利要求1-13之一中的方法，其中需要有使所述零件(10)在平面(E)中定位的步驟。
15.權(quán)利要求1-14之一中的方法，其中所述零件具有下述材料中的至少一種塑料；金屬；復(fù)合材料；陶瓷；礦物質(zhì)；絡(luò)合有機(jī)基質(zhì)材料；硬的各向同性材料。
16.權(quán)利要求7-15之一中的方法，其中所述對(duì)擬機(jī)加工形狀的描述是根據(jù)三維CAD系統(tǒng)一個(gè)平面上所確定的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行的；機(jī)加工的間距是根據(jù)材料與機(jī)加工的深度確定的，以使燒蝕條件最優(yōu)化；所述聚焦區(qū)域通過(guò)照明裝置借助裝備或未裝備衍射裝置的光學(xué)頭(15)定位。
17.按照權(quán)利要求1-16之一中的方法制造的構(gòu)件。
18.權(quán)利要求17的零件，其特征在于此構(gòu)件的至少一個(gè)尺寸小于或等于2mm或是最好小于0.5mm，這一尺寸被計(jì)算總長(zhǎng)并且定義為連接構(gòu)件的沿同一方向兩個(gè)最遠(yuǎn)的點(diǎn)的線(xiàn)段的長(zhǎng)度。
19.權(quán)利要求17的構(gòu)件，其特征在于此構(gòu)件包括齒狀件，這些齒狀件按照小于2mm的節(jié)距分開(kāi)，和/或者其深度小于2mm。
20.權(quán)利要求17-19之一中的構(gòu)件，其特征在于此構(gòu)件具有至少一條曲線(xiàn)例如不規(guī)則的曲線(xiàn)，其形成在垂直于構(gòu)件的平面中，且有至少大于10-9m而小于5mm的曲率半徑。
21.權(quán)利要求17-20之一中的構(gòu)件，此構(gòu)件供鐘表用。
22.權(quán)利要求21的構(gòu)件，其特征在于此構(gòu)件是由同步或異步的傳動(dòng)件組成。
23.權(quán)利要求22的構(gòu)件，其特征在于此構(gòu)件是由皮帶和/或皮帶輪(22，23)組成。
24.權(quán)利要求23的構(gòu)件，其中所述皮帶具有小于2mm的厚度或?qū)挾取?br> 25.權(quán)利要求21的構(gòu)件，它由下述構(gòu)件之一組成鐘表擒縱系統(tǒng)的構(gòu)件；鐘表調(diào)節(jié)系統(tǒng)的構(gòu)件；或者用來(lái)在鐘表的動(dòng)力源與指針之間對(duì)能量與運(yùn)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)學(xué)傳送的鏈?zhǔn)綐?gòu)件。
26.權(quán)利要求25的構(gòu)件，此構(gòu)件的最大尺寸小于1mm。
27.權(quán)利要求18或19之一中的構(gòu)件，此構(gòu)件是用于制造鐘表以外的目的。
28.權(quán)利要求17-27之一中的構(gòu)件，此構(gòu)件由下述構(gòu)件中的至少一個(gè)組成至少一個(gè)齒輪；至少一個(gè)張緊的和/或帶齒的工作輪；模具，例如圓形模具；凸緣，例如帶齒的凸緣。
29.權(quán)利要求17-28之一中的構(gòu)件，此構(gòu)件是由硬的各向同性材料制作。
30.應(yīng)用權(quán)利要求1-16之一中的方法來(lái)制造傳動(dòng)件特別是皮帶的裝置，此裝置包括激光器(14)，它具有持續(xù)時(shí)間小于5×10-13秒而在光束-材料界面上的功率大于1012瓦的脈沖；保持裝置(12)，它用于保持待機(jī)加工的零件；信息處理器(17)，它用于執(zhí)行機(jī)加工程序，而此程序包括使所述脈沖激光器的焦平面相對(duì)于上述零件沿幾個(gè)軸線(xiàn)移動(dòng)的步驟。
31.權(quán)利要求10的裝置，它還包括一信息處理器(13)，用來(lái)根據(jù)待機(jī)加工的零件的三維表示來(lái)產(chǎn)生上述機(jī)加工程序。
全文摘要
生產(chǎn)微米級(jí)或納米級(jí)機(jī)械零件例如用于鐘/表制造中的皮帶輪或皮帶的加工方法，此方法包括借助飛秒激光器進(jìn)行激光燒蝕的步驟，這種飛秒激光器具有持續(xù)時(shí)間小于5×10
文檔編號(hào)B23K26/40GK101048256SQ200580026761
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者G·塞蒙 申請(qǐng)人:豪雅公司