[發(fā)明專利]一種復(fù)合激光加工的五軸超振聲數(shù)控機(jī)床

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610378637.3
• 申請(qǐng)日: 2016-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN107443075B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林錦新;林俊杰;盧衍錦;吳松全;甘藝良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): B23P23/00
• 分類號(hào): B23P23/00
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;張祖萍

1.一種復(fù)合激光加工的五軸超振聲數(shù)控機(jī)床，其特征在于，該數(shù)控機(jī)床同時(shí)具有機(jī)械加工和激光加工的功能，該數(shù)控機(jī)床包括：機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以及工件加工部；其中，

工件加工部包括沿XYZ軸運(yùn)動(dòng)的電機(jī)、A軸電機(jī)、C軸電機(jī)、機(jī)械加工的刀具夾頭、激光加工的激光發(fā)生器、加工平臺(tái)以及激光加工的深度探測(cè)器；所述超振聲的加工是在機(jī)械加工的刀具夾頭上，對(duì)刀具有一個(gè)垂直方向的高頻振動(dòng)，通過高頻變化的電流來控制刀頭振動(dòng)的頻率；

所述沿XYZ軸運(yùn)動(dòng)的電機(jī)分別帶動(dòng)機(jī)械加工的刀具夾頭和激光加工的激光發(fā)生器沿XYZ軸移動(dòng)；

所述A軸電機(jī)帶動(dòng)加工平臺(tái)繞Y軸旋轉(zhuǎn)，A軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向定義為A軸；

所述C軸電機(jī)帶動(dòng)加工平臺(tái)繞Z軸旋轉(zhuǎn)，C軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向定義為C軸；

所述機(jī)械加工的刀具夾頭用于夾持刀具；機(jī)械加工的刀具夾頭和激光加工的激光發(fā)生器在同一個(gè)三維的移動(dòng)桿上的不同垂直軸上；

加工平臺(tái)用于放置并固定待加工工件；

激光加工的深度探測(cè)器用于檢測(cè)激光加工的深度；深度探測(cè)器選用激光反射式測(cè)距接收器，在激光加工過程中，激光反射式測(cè)距接收器接受固定角度的激光反射，從而通過激光的反射對(duì)激光加工中的加工深度進(jìn)行測(cè)量；

機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制上述電機(jī)的運(yùn)動(dòng)；

所述深度探測(cè)器位于激光發(fā)生器的主軸運(yùn)動(dòng)部件上，并相對(duì)于激光發(fā)生器的激光刀頭的位置固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，工件平臺(tái)沿C軸的運(yùn)動(dòng)范圍為360°，并且允許疊加旋轉(zhuǎn)角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，工件平臺(tái)沿A軸的運(yùn)動(dòng)范圍為-20°到正向120°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，所述的加工平臺(tái)通過力矩電機(jī)以及高精度編碼器使得加工平臺(tái)具有繞Z軸旋轉(zhuǎn)和繞Y軸旋轉(zhuǎn)的功能。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，所述刀具所在的桿能夠沿X、Y、Z軸三個(gè)方向通過力矩電機(jī)進(jìn)行移動(dòng)，通過直線光柵反饋元件，采用全閉環(huán)控制，能夠同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行平面和深度的三維加工。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，待加工工件的材料范圍包括但不限于：金屬、陶瓷、高分子、玻璃、碳纖維。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床，其特征在于，非加工段機(jī)床電機(jī)控制的水平運(yùn)動(dòng)速度最大為10000mm/min；非加工段電機(jī)控制的旋轉(zhuǎn)速度最大為20000°/min；在加工段機(jī)床電機(jī)控制的水平運(yùn)動(dòng)速度最大為2000mm/min；加工段電機(jī)控制的旋轉(zhuǎn)速度最大為10000°/min。

8.一種如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的數(shù)控機(jī)床的工作方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

首先，對(duì)待加工工件的工件材料基本成分性能進(jìn)行分析，選擇對(duì)該種材料的性能合適的切削效果的機(jī)械加工刀具并設(shè)定加工的刀具參數(shù)；同時(shí)對(duì)該種材料的激光加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；

其次，將待加工工件固定于工作平臺(tái)上，按照上述設(shè)定的參數(shù)，通過沿XYZ軸運(yùn)動(dòng)的電機(jī)的三個(gè)平移軸帶動(dòng)機(jī)械加工的刀具夾頭和激光加工的激光發(fā)生器移動(dòng)，A軸電機(jī)和C軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)加工平臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而將待加工工件調(diào)整到適合的加工位置；通過機(jī)械加工的刀具夾頭和激光加工的激光發(fā)生器對(duì)加工平臺(tái)上的待加工工件進(jìn)行精確加工。