CN118808886B - 基于振镜的多功能金属表面加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于振镜的多功能金属表面加工系统，包括激光器，用于发出加工激光；激光分束传输设备与激光器的出光口相对设置，并用于将接收到的加工激光分成至少第一相干光束和第二相干光束；第一振镜与第二振镜设置于激光分束传输设备的后端，第一振镜接收所述第一相干光束，第二振镜接收第二相干光束；位移平台设置于第一振镜和第二振镜的下方，位移平台用于装载待加工件，经第一振镜控制后的第一相干光束与经第二振镜控制后的第二相干光束汇聚而形成干涉光斑，受控于第一振镜、第二振镜和位移平台，干涉光斑在待加工件表面按预设轨迹移动以进行减材加工以获得所需的产品形貌。

Description

基于振镜的多功能金属表面加工系统

技术领域

本发明涉及微纳加工的技术领域，尤其涉及一种基于振镜的多功能金属表面加工系统。

背景技术

微纳功能表面在工程技术应用中所表现出的奇异现象和规律将改变现有理论框架，孕育着新的技术革命，给材料、信息、绿色制造、生物和医学等领域带来了极大的发展空间。现有激光微纳制造技术展现出其独有的优势和潜力，激光微纳制造技术主要包括激光增材制造和激光减材制造两大类，可分别应用在不同产品的不同加工场合中，使得激光微纳制造技术在国防、航空航天、工业和医疗等领域得到了广泛应用。

相关技术中，专利号为CN113515020B-一种增材制造系统，包括三维位移平台、固化容器、面投影设备、微纳光场调控设备和网格状导热体，固化容器固定于所述三维位移平台上，其内部形成用于容纳液态光敏材料的固化池；面投影设备发出面投影光投射至所述固化池内的液态光敏材料；微纳光场调控设备发出N束相干激光与所述面投影光汇聚，所述N束相干激光在汇聚点处发生干涉，产生干涉光，N≥2；网格状导热体固定于所述固化池内，呈环状绕设于待加工工件的外围，至少部分地浸没于所述液态光敏材料中；其中，所述三维位移平台带动所述固化池移动，所述面投影光和干涉光共同作用，固化所述固化池内的液态光敏材料形成待加工工件主体，并在待加工工件主体上形成微米尺度或纳米尺度的凹凸条纹。然而，相关技术中的激光逐点扫描加工技术制备微纳结构存在加工效率低、微纳结构特征尺寸受限等不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于振镜的多功能金属表面加工系统，用于解决现有技术激光逐点扫描加工技术制备微纳结构存在加工效率低、微纳结构特征尺寸受限的问题。

根据本发明的一方面，提供一种基于振镜的多功能金属表面加工系统，其包括：

激光器，用于发出加工激光；

激光分束传输设备，所述激光分束传输设备与所述激光器的出光口相对设置，并用于将接收到的加工激光分成至少第一相干光束和第二相干光束；

第一振镜和第二振镜，所述第一振镜与所述第二振镜设置于所述激光分束传输设备的后端，所述第一振镜接收所述第一相干光束，所述第二振镜接收第二相干光束；

位移平台，所述位移平台设置于所述第一振镜和所述第二振镜的下方，所述位移平台用于装载待加工件，经所述第一振镜控制后的所述第一相干光束与经所述第二振镜控制后的所述第二相干光束汇聚而形成干涉光斑，受控于所述第一振镜、所述第二振镜和所述位移平台，所述干涉光斑在所述待加工件表面按预设轨迹移动以进行减材加工以获得所需的产品形貌；其中，减材加工速度v可通过如下公式推导获得：

E_p＝E₀ft (2)

由公式(1)，(2)有：

符号意义：

h——加工深度(衡量微结构成型度的指标)(m)

L₀——气化潜热(材料特性，决定材料烧蚀阈值)(J/m³)

γ——激光入射发散半角(材料特性)(rad)

d₀——光斑直径(m)

E_p——激光能量(J)

E₀——单脉冲能量(J)

f——脉冲频率

v——加工速度(m²/s)

t——单个光斑加工时间(s)

s——单个光斑的面积(m³)。

在其中一个实施例中，所述的公式(4)，可简化为：

v＝1.21*E₀。

在其中一个实施例中，所述第一振镜在所述位移平台上扫描范围与所述第二振镜在所述位移平台上扫描范围的扫描重叠区域设为加工区域S，所述第一振镜与所述第二振镜等高设置且出光口到加工面的距离设为H，所述第一相关光束和所述第二相干光束的干涉入射角设为θ，所述第一振镜与所述第二振镜之间的距离设为d，所述第一振镜和所述第二振镜的出光口到振镜边的距离设为k，最大干涉入射角设为θ₁；

其中，S、H、θ1、d和k相关，且有：

S＝2Htanθ1[2Htanθ1-(d+2k)]。

在其中一个实施例中，所述位移平台包括加工平台、相连接的X轴移动模组和Y轴移动模组，所述X轴移动模组包括托盘、X轴伺服电机、X轴精密丝杆和X轴传动螺母，所述X轴伺服电机设置于所述托盘并与所述X轴精密丝杆连接，所述X轴传动螺母套设于所述X轴精密丝杆的外部并与所述加工平台连接，所述Y轴移动模组包括Y轴伺服电机、Y轴精密丝杆和Y轴传动螺母，所述Y轴伺服电机与所述Y轴精密丝杆连接，所述Y轴传动螺母套设于所述Y轴精密丝杆的外部并与所述托盘连接。

在其中一个实施例中，所述激光分束传输设备包括分束件和反射镜，所述分束件与所述激光器的出光口相对，所述分束件用于将加工激光分成所述第一相干光束和所述第二相干光束，所述第一相干光束穿过所述分束件后继续传输，所述反射镜间隔设置于所述分束件的相对侧，所述经所述分束件反射分离出的所述第二相干光束传射到所述反射镜上，再通过所述反射镜的反射后继续传输；其中，所述第二相干光束与所述第一相干光束平行传输。

在其中一个实施例中，所述激光分束传输设备还包括第一偏振片和第一波片，所述第一偏振片间隔设置于所述分束件的后端，所述第一波片间隔设置于所述第一偏振片的后端，并位于所述第一偏振片与所述第一振镜之间。

在其中一个实施例中，所述激光分束传输设备还包括第二偏振片和第二波片，所述第二偏振片间隔设置于所述反射片的后端，所述第二波片间隔设置于所述第二偏振片的后端，并位于所述第二偏振片与所述第二振镜之间。

在其中一个实施例中，干涉光斑在Z轴移动过程中，设θ1为所述第一相干光束的干涉入射角，θ2为所述第二相干光束的干涉入射角，θ3为所述第一振镜的偏转角度，θ4为所述第二振镜的偏转角度；由内错角相等可知，θ1＝θ3、θ2＝θ4；

受控于所述第一振镜和所述第二振镜420的驱动，干涉光斑由A点(0，0，z1)移动到B点(0，0，z2)的过程中，θ1、θ2、θ3、θ4均发生变化，且：θ1＝θ2、θ3＝θ4，通过改变Z轴上干涉光斑的位置，可以改变干涉入射角θ1、θ2，从而实现微纳结构的周期调控。

在其中一个实施例中，干涉光斑在X轴移动过程中，设θ1为所述第一相干光束的干涉入射角，θ2为所述第二相干光束的干涉入射角，θ3为所述第一振镜的偏转角度，θ4为所述第二振镜的偏转角度；受控于所述第一振镜和所述第二振镜的驱动，干涉光斑由C点(x1，y1，z1)移动到D点(x2，y1，z1)的过程中，θ1、θ2、θ3、θ4均发生变化，且：θ1≠θ2、θ3≠θ4，通过改变X轴上干涉光斑的位置，可以改变干涉入射角θ1、θ2，从而实现微纳结构的周期调控。

在其中一个实施例中，所述基于振镜的多功能金属表面加工系统还包括工控机和运动控制器，所述工控机与所述运动控制器电连接，所述运动控制器与所述激光器、所述第一振镜和所述第二振镜电连接。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本方案的基于振镜的多功能金属表面加工系统工作时，由激光器发出的加工激光会首先传输至激光分束传输设备，激光分束传输设备会将加工激光分成至少第一相干光束和第二相干光束，紧接着第一相干光束继续传输至第一振镜，同时第二相干光束继续传输至第二振镜，使得经第一振镜控制后的第一相干光束和经第二振镜控制后的第二相干光束会汇聚于位移平台上并形成干涉光斑，其中第一振镜与第二振镜的扫描范围的重叠面积为加工范围，当干涉光斑移动到待加工件表面上时，干涉光斑激光能量将待加工件的部分材料烧蚀去除，且随着干涉光斑沿预设路径移动而实现连续加工，由此完成对待加工件的减材制造。相较于现有技术，本方案将振镜控制激光束高速扫描的特点与激光干涉大面积高精度图案化优势结合起来，能够实现快速，大幅面的激光微纳增/减材制造，同时，还兼顾了宏观结构数字化加工和海量高精度微观结构的特点，调节振镜的扫描速度和角度，以及激光器的功率和脉宽，来控制微观结构的深度、宽度、特征尺寸，以达到最佳的减材制造质量和效率，由此实现降低微纳结构加工难度，提高微纳结构制备效率的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例的基于振镜的多功能金属表面加工系统的结构示意图；

图2为基于振镜的多功能金属表面加工系统的加工范围的示意图；

图3为干涉光斑在Z轴上移动的示意图；

图4为干涉光斑在X轴上移动的示意图；

图5为图1所示的基于振镜的多功能金属表面加工系统加工钴铬钼合金后电镜扫描图；

图6为图1所示的基于振镜的多功能金属表面加工系统加工钴铬钼合金后电镜扫描图。

其中：

100、基于振镜的多功能金属表面加工系统；10、激光器；20、激光分束传输设备；21、分束件；22、反射镜；23、第一偏振片；24、第一波片；25、第二偏振片；26、第二波片；30、第一振镜；40、第二振镜；50、位移平台；51、X轴移动模组；52、Y轴移动模组；60、工控机；70、运动控制器；200、第一相干光束；300、第二相干光束。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1，为一个实施例所述的一种基于振镜的多功能金属表面加工系统100，其包括激光器10，用于发出加工激光；激光分束传输设备20，激光分束传输设备20与激光器10的出光口相对设置，并用于将接收到的加工激光分成至少第一相干光束200和第二相干光束300；第一振镜30和第二振镜40，第一振镜30与第二振镜40设置于激光分束传输设备20的后端，第一振镜30接收第一相干光束200，第二振镜40接收第二相干光束300，位移平台50设置于第一振镜30和第二振镜40的下方，位移平台50用于装载待加工件，经第一振镜30控制后的第一相干光束200与经第二振镜40控制后的第二相干光束300汇聚而形成干涉光斑，受控于第一振镜30、第二振镜40和位移平台50，干涉光斑在待加工件表面按预设轨迹移动以进行减材加工以获得所需的产品形貌。

有必要说明的是，本发明能够通过利用控制软件调节第一振镜30和第二振镜40的扫描速度和角度，以及激光器10的功率和脉宽，来控制微观结构的深度、宽度、特征尺寸，以达到最佳的减材制造质量和效率。

其中，减材加工速度v可通过如下公式推导获得：

E_p＝E₀ft (2)

由公式(1)，(2)有：

符号意义：

h——加工深度(衡量微结构成型度的指标)(m)

L₀——气化潜热(材料特性，决定材料烧蚀阈值)(J/m³)

γ——激光入射发散半角(材料特性)(rad)

d₀——光斑直径(m)

E_p——激光能量(J)

E₀——单脉冲能量(J)

f——脉冲频率

v——加工速度(m²/s)

t——单个光斑加工时间(s)

s——单个光斑的面积(m³)。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：本方案的基于振镜的多功能金属表面加工系统100工作时，由激光器10发出的加工激光会首先传输至激光分束传输设备20，激光分束传输设备20会将加工激光分成至少第一相干光束200和第二相干光束300，紧接着第一相干光束200继续传输至第一振镜30，同时第二相干光束300继续传输至第二振镜40，使得经第一振镜30控制后的第一相干光束200和经第二振镜40控制后的第二相干光束300会汇聚于位移平台50上并形成干涉光斑，其中第一振镜30与第二振镜40的扫描范围的重叠面积为加工范围，当干涉光斑移动到待加工件表面上时，干涉光斑激光能量将待加工件的部分材料烧蚀去除，且随着干涉光斑沿预设路径移动而实现连续加工，由此完成对待加工件的减材制造。相较于现有技术，本方案将振镜控制激光束高速扫描的特点与激光干涉大面积高精度图案化优势结合起来，能够实现快速，大幅面的激光微纳增/减材制造，同时，还兼顾了宏观结构数字化加工和海量高精度微观结构的特点，调节第一振镜30和第二振镜40的扫描速度和角度，以及激光器10的功率和脉宽，来控制微观结构的深度、宽度、特征尺寸，以达到最佳的减材制造质量和效率，由此实现降低微纳结构加工难度，提高微纳结构制备效率的目的。

有必要说明的是，由同一台激光器10发出的加工激光分束呈的第一相干光束200和第二相干光束300，由于具有相同的波长，当照射到同一平面上时，第一相干光束200和第二相干光束300汇聚便会产生激光干涉。

此外，还有必要说明的是，本案通过第一相干光束200与第二相干光束300汇聚形成干涉光斑来提供微纳结构的加工效率，与第一相干光束200和第二相干光束300的能量密度的大小没有直接关联。也就是说，根据实际需要，加工激光分束处理后，可以是第一相干光束200的能量密度大于第二相干光束300的能量密度，也可以是第二相干光束300的能量密度大于第一相干光束200的能量密度。

本申请中，第一振镜30的作用在于控制所对应的第一相干光束200的扫描方向和速度，以与第二振镜40控制的第二相干光束300对焦，从而在工作台平面上形成干涉光斑，并根据预设的图案和参数，实现打标目的。第二振镜40的作用在于控制所对应的第二相干光束300的扫描方向和速度，以与第一振镜30控制的第一相干光束200对焦，从而在工作台平面上形成干涉光斑，并根据预设的图案和参数，实现增材制造目的。

本发明能够根据不同的增减材加工需求，选择不同类型和波长的激光器10，如固体激光器、半导体激光器、气体激光器等，以适配不同材料增减材加工要求。

公式(4)中，L0为金属材料定值，γ为激光器10本身参数，s为一个干涉光斑的面积也为确定值，加工速度与激光器能量成正比。例如，当选取金属铜在1064nm固态激光下加工，加工深度为10微米，其他参数可以确定为下表：

L0	γ	d0	f
				47kJ/cm3	7.39μrad	12mm	10

在此条件下，公式(4)可化简为：v＝1.21*E₀，单位为：：(m²/s)。

基于所选振镜的最大扫描速度2m/s，拟采用1.8m/s的扫描速度，根据上述简化公式可知，激光能量为1.49J，加工0.12m*0.12m的面积，需要时间约8秒。以2微米周期(占空比为1:1)的条纹结构制备为例，相较于传统激光聚焦的振镜扫描加工，加工0.12m*0.12m的样件，按照1.8m/s的扫描速度，完成加工需要4000s。可见，现有技术是传统技术的500倍。

本申请中，第一振镜30在位移平台50上扫描范围与第二振镜40在位移平台50上扫描范围的扫描重叠区域设为加工区域S，第一振镜30与第二振镜40等高设置且出光口到加工面的距离设为H，第一相干光束200和第二相干光束300的干涉入射角设为θ，第一振镜30与第二振镜40之间的距离设为d，第一振镜30和第二振镜40的出光口到振镜边的距离设为k，最大干涉入射角设为θ1；其中，S、H、θ1、d和k相关，且有：

S＝2Htanθ1[2Htanθ1-(d+2k)]。

如此可以量化的确定每个加工区域S的面积大小，进而可根据不同的加工图案进行多个加工区域的精准划分。

在一个实施例中，位移平台50包括加工平台、相连接的X轴移动模组51和Y轴移动模组52，X轴移动模组51包括托盘、X轴伺服电机、X轴精密丝杆和X轴传动螺母，X轴伺服电机设置于托盘并与X轴精密丝杆连接，X轴传动螺母套设于X轴精密丝杆的外部并与加工平台连接，Y轴移动模组52包括Y轴伺服电机、Y轴精密丝杆和Y轴传动螺母，Y轴伺服电机与Y轴精密丝杆连接，Y轴传动螺母套设于Y轴精密丝杆的外部并与托盘连接。借助精密丝杠螺母进行精准传动，能确保加工平台带动待加工件在XY平面内任意方向任意行程大小准确位移，保证干涉光斑在待加工件上按预设路径精准移动，以逐步加工出所设计的产品形貌。

当然，其他可选实施例中也可以采用电推杆、气缸滑块等替换上述的丝杆螺母。

参阅图1，在一个可选实施例中，激光分束传输设备20包括分束件21和反射镜22，分束件21与激光器10的出光口相对，分束件21用于将加工激光分成第一相干光束200和第二相干光束300，第一相干光束200穿过分束件21后继续传输，反射镜22间隔设置于分束件21的相对侧，经分束件21反射分离出的第二相干光束300传射到反射镜22上，再通过反射镜22的反射后继续传输；其中，第二相干光束300与第一相干光束200平行传输。当加工激光照射到分束件21上时，分束件21从而能将加工激光分束为第一相干光束200和第二相干光束300，且分别仅分束件21和反射镜22的处理后，第一相干光束200和第二相干光束300能以平行关系继续向后传输，可避免第一相干光束200和第二相干光束300还未到达第一振镜30和第二振镜40便形成相交。

根据实际需要，分束件21采用分束镜或者光栅的其中任意一种。实际使用时，分束镜采用可调支架安装固定，分束镜的镜面朝向激光器10的出光口，加工激光照射到分束镜上后，一部分激光束会穿透分束镜以形成第一相干光束200，另一部分激光束则会在镜面上反射而照射到反射镜22上，再通过反射镜22反射出去而形成第二相干光束300，激光分束结构形式简单，可实施性强。

较佳地，可调支架为角度转动可调和/或高度升降可调，以使分束镜与激光器10形成不同发距离和方位关系，从而根据实际需要获得不同的第一相干光束200和第二相干光束300。

此外，在又一个可选实施例中，激光分束传输设备20还包括第一偏振片23和第一波片24，第一偏振片23间隔设置于分束件21的后端，第一波片24间隔设置于第一偏振片23的后端，并位于第一偏振片23与第一振镜30之间。第一相干光束200一次传输经过第一偏振片23和第一波片24，从而能使第一相干光束200得到整形，以获得所需的光斑形状，并使激光能量更加集中，提高第一相干光束200传输效率和质量。

进一步地，激光分束传输设备20还包括第二偏振片25和第二波片26，第二偏振片25间隔设置于反射片的后端，第二波片26间隔设置于第二偏振片25的后端，并位于第二偏振片25与第二振镜40之间。第二相干光束300一次传输经过第二偏振片25和第二波片26，从而能使第二相干光束300得到整形，以获得所需的光斑形状，并使激光能量更加集中，提高第二相干光束300传输效率和质量。

在又一个实施例中，基于振镜的多功能金属表面加工系统100还包括工控机60和运动控制器70，工控机60与运动控制器70电连接，运动控制器70与激光器10、第一振镜30和第二振镜40电连接。工控机60用于生成图案模块代码，用于根据用户输入或选择的图案和参数，生成对应的第一振镜30、第二振镜40转动轨迹和转动速率的控制代码；运动控制器70用于实现激光器10打开、关闭模式，同时实现对第一振镜30、第二振镜40中的x、y轴振镜镜片的运动控制。

查阅图2至图6，本申请中，基于振镜的多功能金属表面加工系统100的干涉光斑在Z轴移动过程中，θ1为相干激光LB1的干涉入射角，θ2为相干激光LB2的干涉入射角，θ3为第一振镜30的偏转角度，θ4为第二振镜40的偏转角度，由内错角相等可知，θ1＝θ3、θ2＝θ4。在第一振镜30、第二振镜40的作用下，干涉光斑由A点(0，0，z1)移动到B点(0，0，z2)；在移动的过程中，θ1、θ2、θ3、θ4均发生变化，且：θ1＝θ2、θ3＝θ4，通过改变Z轴上干涉光斑的位置，可以改变干涉入射角θ1、θ2，从而实现微纳结构的周期调控。

基于振镜的多功能金属表面加工系统100的干涉光斑在X轴移动过程中，θ1为相干激光LB1的干涉入射角，θ2为相干激光LB2的干涉入射角，θ3为第一振镜30的偏转角度，θ4为第一振镜30的偏转角度。在第一振镜30、第二振镜40的作用下，干涉光斑由C点(x1，y1，z1)移动到D点(x2，y1，z1)；在移动的过程中，θ1、θ2、θ3、θ4均发生变化，且：θ1≠θ2、θ3≠θ4，通过改变X轴上干涉光斑的位置，可以改变干涉入射角θ1、θ2，从而实现微纳结构的周期调控。

此外，本申请还提供一种加工实例，激光器10为波长为1064nm的Nd:YAG脉冲激光器，光斑直径为2mm，输出功率为2W；加工材料为钴铬钼合金。在输出功率为2W、光斑直径为2mm的Nd:YAG脉冲激光器加工下，相干激光束数目为两束，加工速度为：0.4mm²/s，写入线速度为：41.7mm/s，其效率远高于传统直接激光写入速度。经过基于振镜的多功能金属表面双光束加工系统处理后，加工材料表面微观呈现干涉条纹结构，其特性尺寸约为8um，干涉条纹周期约为10um。

如图6所示，另一种加工实例中，激光器10为波长为1064nm的Nd:YAG脉冲激光器，光斑直径为2mm，输出功率为2W；加工材料为钴铬钼合金。在输出功率为2W、光斑直径为2mm的Nd:YAG脉冲激光器加工下，相干激光束数目为三束，加工速度为：0.4mm²/s，写入线速度为：41.7mm/s，其效率远高于传统直接激光写入速度。经过基于振镜的多功能金属表面双光束加工系统处理后，加工材料表面微观呈现干涉点阵结构。

有必要说明的是，当使用两个二维扫描振镜控制对应出射激光束进行汇聚时，在待加工件表面呈现条纹结构图案，当使用三个及其以上二维扫描振镜分别控制与之对应的激光束汇聚时，在被加工样件表面呈现点阵结构图案。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，包括：

激光器，用于发出加工激光；

激光分束传输设备，所述激光分束传输设备与所述激光器的出光口相对设置，并用于将接收到的加工激光分成至少第一相干光束和第二相干光束；

第一振镜和第二振镜，所述第一振镜与所述第二振镜设置于所述激光分束传输设备的后端，所述第一振镜接收所述第一相干光束，所述第二振镜接收第二相干光束；

位移平台，所述位移平台设置于所述第一振镜和所述第二振镜的下方，所述位移平台用于装载待加工件，经所述第一振镜控制后的所述第一相干光束与经所述第二振镜控制后的所述第二相干光束汇聚而形成干涉光斑，受控于所述第一振镜、所述第二振镜和所述位移平台，所述干涉光斑在所述待加工件表面按预设轨迹移动以进行减材加工以获得所需的产品形貌；其中，减材加工速度v可通过如下公式推导获得：

E_p＝E₀ft (2)

由公式(1)，(2)有：

符号意义：

h——加工深度(衡量微结构成型度的指标)(m)

L₀——气化潜热(材料特性，决定材料烧蚀阈值)(J/m³)

γ——激光入射发散半角(材料特性)(rad)

d₀——光斑直径(m)

E_p——激光能量(J)

E₀——单脉冲能量(J)

f——脉冲频率

v——加工速度(m²/s)

t——单个光斑加工时间(s)

s——单个光斑的面积(m³)。

2.根据权利要求1所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，所述的公式(4)，可简化为：

v＝1.21*E₀。

3.根据权利要求1所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，所述第一振镜在所述位移平台上扫描范围与所述第二振镜在所述位移平台上扫描范围的扫描重叠区域设为加工区域S，所述第一振镜与所述第二振镜等高设置且出光口到加工面的距离设为H，所述第一相关光束和所述第二相干光束的干涉入射角设为θ，所述第一振镜与所述第二振镜之间的距离设为d，所述第一振镜和所述第二振镜的出光口到振镜边的距离设为k，最大干涉入射角设为θ₁；

其中，S、H、θ1、d和k相关，且有：

S＝2Htanθ1[2Htanθ1-(d+2k)]。

4.根据权利要求1所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，所述位移平台包括加工平台、相连接的X轴移动模组和Y轴移动模组，所述X轴移动模组包括托盘、X轴伺服电机、X轴精密丝杆和X轴传动螺母，所述X轴伺服电机设置于所述托盘并与所述X轴精密丝杆连接，所述X轴传动螺母套设于所述X轴精密丝杆的外部并与所述加工平台连接，所述Y轴移动模组包括Y轴伺服电机、Y轴精密丝杆和Y轴传动螺母，所述Y轴伺服电机与所述Y轴精密丝杆连接，所述Y轴传动螺母套设于所述Y轴精密丝杆的外部并与所述托盘连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，所述激光分束传输设备包括分束件和反射镜，所述分束件与所述激光器的出光口相对，所述分束件用于将加工激光分成所述第一相干光束和所述第二相干光束，所述第一相干光束穿过所述分束件后继续传输，所述反射镜间隔设置于所述分束件的相对侧，所述经所述分束件反射分离出的所述第二相干光束传射到所述反射镜上，再通过所述反射镜的反射后继续传输；其中，所述第二相干光束与所述第一相干光束平行传输。

6.根据权利要求5所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，所述激光分束传输设备还包括第一偏振片和第一波片，所述第一偏振片间隔设置于所述分束件的后端，所述第一波片间隔设置于所述第一偏振片的后端，并位于所述第一偏振片与所述第一振镜之间。

7.根据权利要求6所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，所述激光分束传输设备还包括第二偏振片和第二波片，所述第二偏振片间隔设置于所述反射片的后端，所述第二波片间隔设置于所述第二偏振片的后端，并位于所述第二偏振片与所述第二振镜之间。

8.根据权利要求1所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，干涉光斑在Z轴移动过程中，设θ1为所述第一相干光束的干涉入射角，θ2为所述第二相干光束的干涉入射角，θ3为所述第一振镜的偏转角度，θ4为所述第二振镜的偏转角度；由内错角相等可知，θ1＝θ3、θ2＝θ4；

受控于所述第一振镜和所述第二振镜420的驱动，干涉光斑由A点(0，0，z1)移动到B点(0，0，z2)的过程中，θ1、θ2、θ3、θ4均发生变化，且：θ1＝θ2、θ3＝θ4，通过改变Z轴上干涉光斑的位置，可以改变干涉入射角θ1、θ2，从而实现微纳结构的周期调控。

9.根据权利要求1所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，干涉光斑在X轴移动过程中，设θ1为所述第一相干光束的干涉入射角，θ2为所述第二相干光束的干涉入射角，θ3为所述第一振镜的偏转角度，θ4为所述第二振镜的偏转角度；受控于所述第一振镜和所述第二振镜的驱动，干涉光斑由C点(x1，y1，z1)移动到D点(x2，y1，z1)的过程中，θ1、θ2、θ3、θ4均发生变化，且：θ1≠θ2、θ3≠θ4，通过改变X轴上干涉光斑的位置，可以改变干涉入射角θ1、θ2，从而实现微纳结构的周期调控。

10.根据权利要求1所述的基于振镜的多功能金属表面加工系统，其特征在于，所述基于振镜的多功能金属表面加工系统还包括工控机和运动控制器，所述工控机与所述运动控制器电连接，所述运动控制器与所述激光器、所述第一振镜和所述第二振镜电连接。