[發明專利]機械與激光復合精密加工模具微型腔的裝備及其方法

在審

• 申請號: 202010017159.X
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111113051A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 馮愛新;蔣志航;周遠航;林晉豪;劉兵杰;王術新;干賢德;韓磊;潘曉銘;張健
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

1.機械與激光復合精密加工模具微型腔的裝備，其特征在于：包含用于機械銑削微型腔的數控機床以及用于精密加工微型腔的超快激光精密加工裝置，所述數控機床上設有用于固定凹模板(2)的支撐夾具(1)，所述超快激光精密加工系統包含激光器(7)、用于成像采集的三維共聚焦成像模塊(4)以及用于圖像分析的成像處理系統(5)，激光器(7)的輸出光路上依次布置有光閘(8)、衰減器(9)和1/4波片(10)，1/4波片(10)的輸出光路銜接掃描振鏡(11)，掃描振鏡(11)輸出端布置聚焦鏡(12)，聚焦鏡(12)正對于支撐夾具；三維共聚焦成像模塊(4)朝向支撐夾具，三維共聚焦成像模塊(4)與成像處理系統(5)通訊連接，成像處理系統(5)與激光器(7)通訊連接。

2.根據權利要求1所述的機械與激光復合精密加工模具微型腔的裝備，其特征在于：還設有控制單元(13)，分別與激光器(7)、光閘(8)和掃描振鏡(11)控制連接。

3.根據權利要求1所述的機械與激光復合精密加工模具微型腔的裝備，其特征在于：支撐夾具(1)上設有磁裝夾夾具。

4.權利要求1所述的裝備實現機械與激光復合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、將凹模板(2)固定在數控機床的支撐夾具(1)上；

S2、機械銑削微型腔，數控銑刀對凹模板(2)進行銑削，在凹模板(2)上加工出模具微型腔的粗加工輪廓(3)，預留加工余量；

S3、三維共聚焦成像模塊(4)對模具微型腔粗加工輪廓(3)進行掃描，將數據傳輸至成像處理系統(5)；

S4、由成像處理系統(5)得出的加工余量獲得超快激光精密加工的加工參數和加工路徑(6)；

S5、按照加工精度要求，利用超快激光精密加工裝置進行在線精密加工。

5.根據權利要求4所述的機械與激光復合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：步驟S3，三維共聚焦成像模塊(4)掃描粗加工的輪廓，將掃描得到的結果與實際理想輪廓比較，得出比實際理想輪廓多出的部分即為精加工的加工余量。

6.根據權利要求4所述的機械與激光復合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：步驟S4，加工部位通過三維共聚焦成像模塊(4)和成像處理系統(5)對測出輪廓與實際理想輪廓進行比較得出加工余量，傳送至計算機數控系統得到激光加工參數和加工路徑。

7.根據權利要求4所述的機械與激光復合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：按照模具微型腔結構，利用激光器(7)產生超短脈沖激光精密加工微型腔，得到微米級的精密微型腔，由激光器(7)輸出激光束，光閘(8)控制激光照射的時間，擴束后激光束經過衰減器(9)和1/4波片(10)，衰減器(9)控制激光功率的大小，1/4波片(10)改變激光的偏振方向，將激光光束線偏振轉化為圓偏振，提高光斑的圓度，繼而，激光束傳輸至掃描振鏡(11)，經掃描振鏡(11)后由聚焦鏡(12)進行聚焦形成聚焦光斑，三維共聚焦成像模塊(4)采集成像，對模具微型腔粗加工輪廓(3)進行掃描，將數據傳輸至成像處理系統(5)得出精加工的加工余量，結合加工路徑及參數設定，精密加工獲得微型腔面。

8.根據權利要求4所述的機械與激光復合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：步驟S1，采用機械工裝夾具限制凹模板(2)的自由度，或者采用磁裝夾夾具，利用永磁吸力限制凹模板(2)的自由度。