[發明專利]一種七軸五聯動超快激光加工系統

在審

• 申請號: 201910275979.6
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109940270A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 梅雪松;王曉東;劉斌;趙文振;陶濤;李曉;謝亞杰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K26/082
• 分類號: B23K26/082
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種七軸五聯動超快激光加工系統，該系統由一個激光光源、一個光束傳輸系統、一個振鏡加工頭、一個五軸運動系統、一個結構光三維在線監測系統、一個功率實時在線檢測部件和一個光路指正部件等組成。本發明提供的超快七軸激光加工系統能夠實現空間任意位姿定位、視覺快速邊緣檢測、五軸聯動加工與5+2七軸五聯動加工。

技術領域

本發明屬于激光精密加工制造技術領域，具體涉及一種七軸五聯動超快激光加工系統，用于實現對修型部件的在線邊緣檢測與超快激光修型。

背景技術

航天器固面天線反射器、雷達部件頻率選擇器、航空發動機陶瓷型芯、渦輪部件等核心構件復雜表面的精細制造是新型航天器、航空發動機研制成敗的關鍵技術，是影響飛行器深空探測、隱身/反隱身、飛機動力及壽命等方面的性能和水平的重要因素。

激光具有很多優異的光學特性，相比用傳統加工，激光加工的效率明顯提高，如對航空發動機葉片和燃燒室成千上萬個形狀各異的孔的3D加工，比傳統EDM加工效率至少提高5～8倍；激光光斑直徑可以小至微米，可用于材料表面調控或者加工微孔微槽，在航空航天領域發揮著重要作用。

五軸超快激光加工裝備是先進激光加工技術的發展方向是國家戰略技術的制高點，國內在五軸超快激光加工方面的研究還存在很多空白。目前國內雖然已經擁有五軸大功率激光切割設備，但在超快激光加工領域，性能先進、集視覺在線檢測與七軸五聯動功能為一體的超快激光加工裝備還未見報道。

發明內容

針對航空航天復雜構建表面修型，面向多軸超快激光加工制造領域，為彌補國內相關裝備空白，本發明提供了一種七軸五聯動超快激光加工系統，具有加工邊緣在線檢測及5+2聯動加工的功能，能夠實現對復雜航空航天復雜零部件切割、修調一體式加工。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種七軸五聯動超快激光加工系統，包括機床底座和大理石基臺；其中，

機床底座上安裝有五軸運動平臺，用于實現X、Y、Z三個方向的平動和A、C兩個方向的轉動，包括安裝在機床底座上的X向運動臺和立柱，安裝在X向運動臺上的Y向運動臺，以及安裝在立柱上的加工頭和結構光三維視覺測量裝置；

大理石基臺上安裝有激光光源、光束傳輸系統和功率實時在線檢測裝置；

光束傳輸系統包括第一反光鏡、第二反光鏡、第三反光鏡、擴束鏡、1/4波片、光閘、光學支架和光學支架；

立柱上安裝有Z向電機、Z向光柵尺、Z向導軌、Z向前軸承座、Z向后軸承座和第六反光鏡，立柱通過Z向導軌上安裝的Z向滑塊、Z向螺母、Z向絲杠連接Z向運動臺，通過Z向電機轉動帶動Z向絲杠轉動、通過絲杠螺母傳動實現Z向運動臺的上下運動，Z向運動臺上安裝著加工頭支架和視覺測量裝置底座，其中加工頭支架用來支撐加工頭，視覺測量裝置底座用來支撐結構光三維視覺測量裝置，Z向運動臺上下移動時通過加工頭支架、視覺測量裝置底座帶動加工頭與結構光三維視覺測量裝置上下運動；

在加工頭中安裝有第四反光鏡、第五反光鏡、分光鏡、光路指正模塊和振鏡，這幾個模塊按照光路傳遞方向中心對正；

機床底座上安裝有X向光柵尺讀數頭、X向導軌、X向電機、X向前軸承座和X向后軸承座，X向導軌上安裝有X向滑塊，X向前軸承座和X向后軸承座上安裝有X向絲杠，通過X向電機旋轉帶動X向絲杠旋轉，帶動X向運動臺沿著X向運動，X向運動臺通過X向滑塊的支撐和X向螺母、X向導軌實現與機床底座的連接；

工作時，第一反光鏡、第二反光鏡和第三反光鏡用來將激光產生的光反射到第六反光鏡，通過第六反光鏡反射到加工頭；加工頭中第四反光鏡用于將第六反光鏡反射來的激光反射到振鏡，振鏡通過自身運動將光束按照設定的角度反射到分光鏡，經過分光鏡后的光束一部分用于加工，另一部分通過第五反光鏡反射到光路指正模塊中用于光路偏移校正。