[發明專利]一種大曲率曲面激光加工成型方法

在審

• 申請號: 202010219013.3
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111375899A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 王成勇;林海生;胡小月;鄭李娟
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36
• 代理公司: 惠州市超越知識產權代理事務所(普通合伙) 44349
• 代理人: 陳文福

本發明提供一種大曲率曲面激光加工成型方法，包括以下步驟：根據待加工刀具形狀尺寸以及最終刀具形貌和精度需求，編寫激光加工程序,對激光加工路徑進行模擬；將待加工刀具裝夾到激光機床上的中心轉臺，并采用探針對待加工刀具進行定位；啟動激光加工程序，通過激光振鏡模塊光學軸與機床機械運動軸間五軸聯動的方式，進行刀具三維大曲率曲線一次激光加工成型。本發明提供的方法能夠實現大曲率曲面的一次加工成型，避免了傳統加工方式的拼接加工成型，極大簡化大曲率曲面激光加工軌跡，能顯著提高加工效率和加工精度。

技術領域

本發明屬于激光加工技術領域，具體涉及一種大曲率曲面激光加工成型方法。

背景技術

為滿足航空航天、3C電子等關鍵領域對所用難加工材料的高效高質量加工需求，刀具型面趨于復雜，同時對刀具精度和質量的要求也越來越高。采用磨削、電火花加工等傳統方法制造高性能刀具工藝及其復雜、加工效率低、制造成本大大提高，已經很難滿足高性能刀具的制造需求。

由于激光加工具有無接觸、加工靈活、無材料選擇性等特點，在制造復雜型面刀具具有極大的潛力。然而，目前國內外激光加工機床只能實現二維大曲率曲線的一次激光加工成型，而對于三維大曲率線只能通過小曲率曲線拼接激光成型的方法進行加工，造成了大曲率曲面激光加工的加工軌跡復雜、加工效率低且加工精度差的問題。

發明內容

為克服現有技術的不足導致的上述問題，本發明提供了一種大曲率曲面激光加工成型方法，用于復雜型面刀具大曲率曲面的高效高精度激光成型加工。該方法通過三維振鏡光學軸和機械運動軸的五軸聯動，實現大曲率曲線一次激光加工成型。

本發明的技術方案為：

一種大曲率曲面激光加工成型方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.根據待加工刀具形狀尺寸以及最終刀具形貌和精度需求，編寫激光加工程序,對激光加工路徑進行模擬；

S2.將待加工刀具裝夾到激光機床上的中心轉臺，并采用探針對待加工刀具進行定位；

S3.啟動激光加工程序，通過激光振鏡模塊光學軸與機床機械運動軸間五軸聯動的方式，進行刀具三維大曲率曲線一次激光加工成型；

S4.根據步驟S1中的激光加工程序中的激光加工路徑，重復步驟S3，進行刀具大曲率曲面激光加工，表面粗糙度Ra0.02-0.5μm，加工精度1-15μm；

S5.根據刀具形狀設計，重復步驟S3和S4，對刀具不同部位的大曲率曲面進行激光加工。

進一步的，S1中所述激光為納秒激光、皮秒激光或者飛秒激光中的任一種。

進一步的，S1中所述刀具材料包括硬質合金刀具、陶瓷刀具、涂層刀具和超硬材料刀具中的任一種，但不限于此。

進一步的，S2中所述激光機床具有五個機械運動軸，包括具有X、Y和Z直線軸，以及中心轉臺的A旋轉軸和C旋轉軸，X、Y和Z直線軸的移動范圍分別為800，500和600mm， 所述A旋轉軸旋轉角度范圍為±140°,所述A旋轉軸旋轉角度范圍為0-360°。

進一步的，S3中所述振鏡模塊具有三維直線光學軸U、V、W，移動范圍分別為50，50和15mm。

進一步的，S3中所述的五軸聯動中的五軸是由光學軸U、V、W中的任意2-3軸與機械運動軸X、Y、Z、A和C軸中的任意2-3軸組合形成的。

進一步的，S3中所述的五軸聯動需分別對光學軸聯動和機械軸聯動進行控制，并通過路徑預設輔助，進行光學軸和機械軸的控制切換。