[發(fā)明專利]機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的裝備及其方法

在審

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• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111113051A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮愛新;蔣志航;周遠(yuǎn)航;林晉豪;劉兵杰;王術(shù)新;干賢德;韓磊;潘曉銘;張健
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號: B23P23/04
• 分類號: B23P23/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 王玉國

本發(fā)明涉及機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的裝備及方法，包含用于機(jī)械銑削微型腔的數(shù)控機(jī)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(shù)控機(jī)床上設(shè)有用于固定凹模板的支撐夾具，所述超快激光精密加工系統(tǒng)包含激光器、用于成像采集的三維共聚焦成像模塊以及用于圖像分析的成像處理系統(tǒng)，激光器的輸出光路上依次布置有光閘、衰減器和1/4波片，1/4波片的輸出光路銜接掃描振鏡，掃描振鏡輸出端布置聚焦鏡，聚焦鏡正對于支撐夾具；三維共聚焦成像模塊朝向支撐夾具，三維共聚焦成像模塊與成像處理系統(tǒng)通訊連接，成像處理系統(tǒng)與激光器通訊連接。先機(jī)械粗銑削，再由共聚焦三維視覺檢測配合超快激光進(jìn)行在線精密加工模具微型腔。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的裝備及其方法，屬于超快激光精密加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，微型零件在航空、生物醫(yī)學(xué)、汽車、電子通信及光學(xué)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，對于微型零件的制造通常采用模具進(jìn)行生產(chǎn)。由于微型零件的尺寸小，傳統(tǒng)的機(jī)械銑削很難銑出合格的微型腔，為此生產(chǎn)企業(yè)采用電火花成形技術(shù)來加工微型腔。但是電火花成形技術(shù)也存在以下幾個問題：1)針對不同的型腔需要設(shè)計(jì)不同的電極頭，電極頭加工難度大；2)電火花加工是一個放電過程，容易在型腔表面積碳，影響加工精度；3)加工速度慢，效率低。

隨著超快激光在技術(shù)應(yīng)用上的重大突破，超快激光加工引起了全球的關(guān)注。針對電火花成形技術(shù)對于多品種的定制微型零件存在電極頭制造困難、易積碳影響精度及價格速度慢等問題，因此需要設(shè)計(jì)機(jī)械與激光復(fù)合加工的模具微型腔精密銑削技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的裝備及其方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的裝備，特點(diǎn)是：包含用于機(jī)械銑削微型腔的數(shù)控機(jī)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(shù)控機(jī)床上設(shè)有用于固定凹模板的支撐夾具，所述超快激光精密加工系統(tǒng)包含激光器、用于成像采集的三維共聚焦成像模塊以及用于圖像分析的成像處理系統(tǒng)，激光器的輸出光路上依次布置有光閘、衰減器和1/4波片，1/4波片的輸出光路銜接掃描振鏡，掃描振鏡輸出端布置聚焦鏡，聚焦鏡正對于支撐夾具；三維共聚焦成像模塊朝向支撐夾具，三維共聚焦成像模塊與成像處理系統(tǒng)通訊連接，成像處理系統(tǒng)與激光器通訊連接。

進(jìn)一步地，上述的機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的裝備，其中，還設(shè)有控制單元，分別與激光器、光閘和掃描振鏡控制連接。

進(jìn)一步地，上述的機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的裝備，其中，支撐夾具上設(shè)有磁裝夾夾具。

本發(fā)明機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的方法，包括以下步驟：

S1、將凹模板固定在數(shù)控機(jī)床的支撐夾具上；

S2、機(jī)械銑削微型腔，數(shù)控銑刀對凹模板進(jìn)行銑削，在凹模板上加工出模具微型腔的粗加工輪廓，預(yù)留加工余量；

S3、三維共聚焦成像模塊對模具微型腔粗加工輪廓進(jìn)行掃描，將數(shù)據(jù)傳輸至成像處理系統(tǒng)；

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

S5、按照加工精度要求，利用超快激光精密加工裝置進(jìn)行在線精密加工。

更進(jìn)一步地，上述的機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的方法，步驟S3，三維共聚焦成像模塊掃描粗加工的輪廓，將掃描得到的結(jié)果與實(shí)際理想輪廓比較，得出比實(shí)際理想輪廓多出的部分即為精加工的加工余量。

更進(jìn)一步地，上述的機(jī)械與激光復(fù)合精密加工模具微型腔的方法，步驟S4，加工部位通過三維共聚焦成像模塊和成像處理系統(tǒng)對測出輪廓與實(shí)際理想輪廓進(jìn)行比較得出加工余量，傳送至計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)得到激光加工參數(shù)和加工路徑。