本发明涉及精密加工方法领域，尤其涉及一种温度自适应的激光辅助车削方法。
背景技术：
1、高性能的硬脆材料被广泛运用于高能激光、航空航天等领域，例如单晶硅、碳化硅、熔融石英、玻璃和陶瓷等，这些材料有着硬度高、脆性大和机械加工性能差等特点。采用单点金刚石车削进行加工时，容易出现刀具严重磨损、工件表面质量差及工件亚表面损伤高等问题，严重制约了此类材料的应用。
2、为了解决上述问题，近年来激光能场辅助的方法被引入到单点金刚石超精密车削过程中，形成了激光辅助超精密车削技术。这种技术通过控制激光跟随刃口运动，实时加热车削区域的材料，降低车削区域内材料硬度，从而提高局部材料的可加工性，实现硬脆材料的高精度低损伤超精密车削加工。该方法目前已被广泛验证可以减少刀具磨损，降低切削力，提高表面完整性并产生高质量的光学表面。然而，由于车削时工件高速旋转，激光光斑在工件内外圈不同位置的运动速度差别很大。内圈的光斑运动速度无限接近0m/s，外圈的运动速度可达20m/s，甚至更高。传统激光辅助装备中的激光参数往往是恒定的，不同的光斑运动速度导致激光对工件不同位置的加热效果有巨大差异，工件的口径越大，这种差异越明显。这种现象会导致加工外圈时温度不足，而加工内圈时温度过高等问题。温度过高或过低都会降低光学表面(亚)的表面质量，降低刀具寿命，破坏光学表面微观组织的一致性，制约了硬脆材料光学元件的高质量加工制造。
3、因此，如何保证激光对工件不同位置的加热效果相近或一致，从而控制工件不同区域的可加工性和表面质量成为了亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种易于实现，能够在工件全口径获得更加均匀的加热效果，提高工件表面质量和刀具寿命的温度自适应的激光辅助车削方法。
2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
3、一种温度自适应的激光辅助车削方法，所采用的车削装备包括激光器主体、激光整形组件和车削刀具，所述激光器主体用于产生激光且至少可以调节激光的功率，所述激光整形组件用于改造激光器主体产生的激光且至少可以调节激光的光斑尺寸，温度自适应的激光辅助车削方法包括步骤：
4、s1、仿真工件不同位置的激光加热温度，通过调节激光功率或光斑尺寸，使工件不同位置的温度保持恒定，记录对应的激光功率或光斑尺寸，进而获得激光功率或光斑尺寸的自适应变化规律；
5、s2、车削刀具实际加工时，激光器主体根据激光功率自适应变化规律调节激光功率或激光整形组件根据光斑尺寸的自适应变化规律调节光斑尺寸使工件加热温度保持恒定。
6、作为上述技术方案的进一步改进：步骤s1具体为：
7、输入和输出工件的热量差可以表示为：
8、δq＝ql-qconv-qrad (1)
9、其中，ql表示输入工件的激光能量：
10、
11、其中，p是激光功率，s是激光覆盖面积，e(x(t),y(t),t)表示激光的位置和能量分布，它与激光中心坐标x,y和时间t有关；
12、式1中的qconv表示热对流耗散的热量：
13、qconv＝kconv(t-t0) (3)
14、其中，kconv表示对热流换热系数，t为材料温度，t0为环境温度；
15、式1中的qrad表示通过热辐射从工件表面散失的热流：
16、qrad＝εσsi(t4-t04) (4)
17、其中，ε是玻尔兹曼常数，σsi是材料的发射率：
18、
19、其中，kcond是材料的热传导系数。
20、作为上述技术方案的进一步改进：激光运动区的最大网格尺寸比最小光斑尺寸低至少一个数量级。
21、作为上述技术方案的进一步改进：所述激光器主体激光功率调节范围为0w～100w，波长调节范围为500nm～1μm。
22、作为上述技术方案的进一步改进：所述激光器主体还可发出可见光，可见光作为引导光用于确定激光与车削刀具之间的位置关系，使激光作用在车削刀具刃口的中心位置，可见光与激光同心。
23、作为上述技术方案的进一步改进：所述激光整形组件的光斑尺寸调节范围为100μm～1000μm。
24、作为上述技术方案的进一步改进：所述激光整形组件光斑形状调节包括圆形、方形和椭圆形。
25、作为上述技术方案的进一步改进：所述激光整形组件光斑能量分布类型包括高斯型、平顶型和环型。
26、作为上述技术方案的进一步改进：所述激光整形组件包含扩束装置、整形镜以及聚焦镜，所述扩束装置用于将原始激光光斑整形为固定尺寸的准直高斯光斑，使光斑达到整形镜的入口条件；所述整形镜用于将高斯光斑整形成为所需要的光斑形态；所述聚焦镜用于将光斑聚焦为特定尺寸的光斑。
27、作为上述技术方案的进一步改进：所述车削刀具为金刚石刀具，前角范围为-15～-65°，后角范围为5～20°，刀尖圆弧半径范围为0.3～1.5mm。
28、与现有技术相比，本发明的优点在于：
29、1)、本发明采用变功率或变尺寸的激光来辅助超精密车削，能够在工件全口径获得更加均匀的激光加热效果，避免了外圈温度低，内圈温度过高的问题，保证车削时的温度稳定性。
30、2)、本发明能够显著提高车削表面内外圈(亚)表面组织的均匀性，提高工件表面质量和刀具寿命。
31、3)、本发明不需要对现有的激光辅助车削装备进行大幅度改进，仅需要给激光器主体或激光整形组件输入变化指令即可。
32、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：所采用的车削装备包括激光器主体、激光整形组件和车削刀具，所述激光器主体用于产生激光且至少可以调节激光的功率，所述激光整形组件用于改造激光器主体产生的激光且至少可以调节激光的光斑尺寸，温度自适应的激光辅助车削方法包括步骤：
2.根据权利要求1所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：步骤s1具体为：
3.根据权利要求2所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：激光运动区的最大网格尺寸比最小光斑尺寸低至少一个数量级。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：所述激光器主体激光功率调节范围为0w～100w，波长调节范围为500nm～1μm。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：所述激光器主体还可发出可见光，可见光作为引导光用于确定激光与车削刀具之间的位置关系，使激光作用在车削刀具刃口的中心位置，可见光与激光同心。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：所述激光整形组件的光斑尺寸调节范围为100μm～1000μm。
7.根据权利要求6所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：所述激光整形组件光斑形状调节包括圆形、方形和椭圆形。
8.根据权利要求6所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：所述激光整形组件光斑能量分布类型包括高斯型、平顶型和环型。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：所述激光整形组件包含扩束装置、整形镜以及聚焦镜，所述扩束装置用于将原始激光光斑整形为固定尺寸的准直高斯光斑，使光斑达到整形镜的入口条件；所述整形镜用于将高斯光斑整形成为所需要的光斑形态；所述聚焦镜用于将光斑聚焦为特定尺寸的光斑。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的温度自适应的激光辅助车削方法，其特征在于：所述车削刀具为金刚石刀具，前角范围为-15～-65°，后角范围为5～20°，刀尖圆弧半径范围为0.3～1.5mm。
