[發(fā)明專(zhuān)利]激光實(shí)施機(jī)加工的方法及其裝置和機(jī)床

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010168529.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113385828A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫思叡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海名古屋精密工具股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K26/38
• 分類(lèi)號(hào): B23K26/38;B23K26/064;B23K26/06;B23K26/70
• 代理公司: 上海市海華永泰律師事務(wù)所 31302
• 代理人: 包文超

一種激光實(shí)施機(jī)加工的方法，激光發(fā)射器射出的激光先射入一段腔道，再自腔道射出后，由出光部件接收，最后由所述的出光部件射出，用于對(duì)工件實(shí)施加工；激光沿著直線傳播，傳播的路徑與一條回轉(zhuǎn)軸的交角為0°～15°。應(yīng)用本發(fā)明提供的激光實(shí)施機(jī)加工的方法制成的裝置安裝于多軸機(jī)床上，與三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸和一個(gè)用于固定工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸相組合形成空間多軸激光機(jī)加工方案，實(shí)現(xiàn)激光以回轉(zhuǎn)的方式對(duì)工件實(shí)施機(jī)加工，降低激光在機(jī)加工中的定位誤差，提高激光加工的精密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)加工方法，尤其涉及一種以激光為主要的手段對(duì)硬質(zhì)材料實(shí)施精密加工的方法，以及實(shí)現(xiàn)刃的工業(yè)化精密加工。

背景技術(shù)

激光器是高精密儀器，發(fā)生器通過(guò)硬光路或光纖連接激光頭。硬光路通常不可頻繁移動(dòng)，光纖也只能在較小范圍的空間內(nèi)輕緩運(yùn)動(dòng)，無(wú)法滿足多軸(如：三軸、四軸、五軸和六軸等)精密加工對(duì)效率和精度的需求。

為了提高激光的機(jī)加工效率，一種搖擺頭結(jié)構(gòu)被應(yīng)用到多軸機(jī)加工中，適用于XA+YZB的多軸激光加工。其將切割結(jié)構(gòu)和激光出射端直接連接，激光出射端隨著搖擺機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，激光出射端則通常靠近回轉(zhuǎn)軸的軸線以便減少激光出射端的運(yùn)動(dòng)范圍對(duì)光纖產(chǎn)生的牽拉。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在一般的車(chē)床上加裝激光出射端和切割機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)，并能滿足一些簡(jiǎn)單的五軸加工需求。受限于激光出射端和切割機(jī)構(gòu)的規(guī)格，激光焦點(diǎn)離開(kāi)B軸的回轉(zhuǎn)軸線較遠(yuǎn)，始終存在較大的回轉(zhuǎn)半徑，導(dǎo)致定位誤差放大，難以勝任微米級(jí)精度要求的激光精密五軸加工，現(xiàn)實(shí)中這種結(jié)構(gòu)也主要用于管材的激光切割、激光打孔及激光焊接等。

于是，另一種回轉(zhuǎn)搖擺臺(tái)結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，適用于XYZ+AB的多軸激光加工，能保持激光出射端的搖擺而減少對(duì)光纖的牽拉，回轉(zhuǎn)軸全部疊加在被加工工件上。當(dāng)所加工的工件長(zhǎng)度比適當(dāng)(根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水準(zhǔn)，當(dāng)工件的長(zhǎng)度不大于300mm，弧長(zhǎng)誤差不超過(guò)6μm)，就能取得較高的精度。還由于激光出射端不擺動(dòng)，相關(guān)部件(尤其是光纖)的壽命顯著延長(zhǎng)，穩(wěn)定性高。因此，其作為唯一方案在精密五軸加工中被廣泛采用。但是隨著所加工零件的長(zhǎng)徑比的增加(即工件的長(zhǎng)度大于300mm)，采用此方法的加工精度會(huì)快速下降，無(wú)法實(shí)施長(zhǎng)軸類(lèi)零件的加工。因此，使得激光在機(jī)加工中的應(yīng)用范圍受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種激光實(shí)施機(jī)加工的方法，以擴(kuò)展激光在機(jī)加工中的應(yīng)用范圍，適用各種規(guī)格零件的加工需求。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種激光實(shí)施機(jī)加工的方法，降低激光在機(jī)加工中的定位誤差，提高激光加工的精密度。

本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種激光實(shí)施機(jī)加工的方法，實(shí)現(xiàn)激光以回轉(zhuǎn)方式實(shí)施機(jī)加工，利于長(zhǎng)軸類(lèi)工件的加工精度的提高。

本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供一種激光實(shí)施機(jī)加工的方法，應(yīng)用于多軸加工設(shè)備(如：五軸機(jī)床)上，提高激光回轉(zhuǎn)加工的精度的同時(shí)減少激光器件的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)、防止光纖牽拉，防止光纖彎折/脫落導(dǎo)致的設(shè)備故障，利于對(duì)各種規(guī)格零件實(shí)施激光加工的同時(shí)提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的第五目的在于提供一種激光實(shí)施機(jī)加工的裝置，用于激光以回轉(zhuǎn)方式實(shí)施機(jī)加工，既提高加工精度，還能滿足各種規(guī)格零件的精密加工需求。

通常理解的激光，系原子因受激而輻射的光，原子中的電子吸收能量后從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，再?gòu)母吣芗?jí)回落到低能級(jí)的時(shí)候，所釋放的能量以光子的形式放出。激光的形態(tài)可分為連續(xù)激光和脈沖激光。依據(jù)激光的脈沖寬度特性分為熱激光和冷激光。

激光發(fā)射器如：但不限于納秒、飛秒或皮秒激光器，產(chǎn)生的激光如：紅外、紅外、藍(lán)光、綠光、紫光或極紫光。

在機(jī)加工中，所稱(chēng)的工件通常是用于制造零件或部件的材料或半成品，是機(jī)械加工過(guò)程中的加工對(duì)象。即對(duì)工件實(shí)施機(jī)加工后，得到符合加工或設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品。

精密加工，指加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到極高程度的加工技術(shù)。比如：刀具加工中，尺寸、直線度、輪廓度、表面粗糙度、刃尖圓弧半徑、加工精度均高于達(dá)到微米級(jí)。