[發(fā)明專利]一種電感耦合激光輔助銑削加工裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011006256.5
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112139574B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許金凱;翟昌太;侯永剛;任萬飛;于朋;于占江;廉中旭;劉啟蒙;王旭
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23P25/00;B23Q1/25;B23Q15/007;B23Q15/22
• 代理公司: 長春市吉利專利事務(wù)所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

1.一種電感耦合激光輔助銑削加工方法，采用一種電感耦合激光輔助銑削加工裝置，包括銑床主體、激光輔助加熱裝置、電磁感應(yīng)加熱裝置以及計算機控制系統(tǒng)（1），所述銑床主體包括底座（15）、數(shù)控軸X軸（14）、數(shù)控軸Y軸（13）、數(shù)控軸Z軸（2）、主軸（4）、銑刀（11）以及工件（12），所述底座（15）上部設(shè)置有數(shù)控軸X軸（14），所述數(shù)控軸Y軸（13）設(shè)置在數(shù)控軸X軸（14）上，所述工件（12）設(shè)置在數(shù)控軸Y軸（13）上，所述數(shù)控軸Z軸（2）設(shè)置在底座（15）的頂部，所述主軸（4）設(shè)置在數(shù)控軸Z軸（2）上，所述銑刀（11）設(shè)置在主軸（4）上；

所述激光輔助加熱裝置包括激光準直器固定調(diào)整裝置（3）、激光準直器（6）、激光控制系統(tǒng)（8）以及光纖（7），激光準直器固定調(diào)整裝置（3）設(shè)置在主軸（4）上，所述激光準直器（6）設(shè)置在激光準直器固定調(diào)整裝置（3）上，所述激光控制系統(tǒng)（8）通過光纖（7）與激光準直器（6）連接；

所述電磁感應(yīng)加熱裝置包括電磁感應(yīng)主機（16）、線圈固定調(diào)整裝置（5）、感應(yīng)線圈（10）以及線圈架（9），所述線圈固定調(diào)整裝置（5）設(shè)置在主軸（4）上激光準直器固定調(diào)整裝置（3）的下部，所述線圈架（9）設(shè)置在線圈固定調(diào)整裝置（5）上，所述感應(yīng)線圈（10）水平設(shè)置在線圈架（9）底部，且感應(yīng)線圈（10）的中心與主軸（4）軸向重合，所述電磁感應(yīng)主機（16）與感應(yīng)線圈（10）電性連接；

所述計算機控制系統(tǒng)（1）設(shè)置有加工程序和控制系統(tǒng)程序，通過信號線分別與激光控制系統(tǒng)（8）、電磁感應(yīng)主機（16）以及銑床主體連接；

其特征是：包括以下步驟，且以下步驟順次進行，

步驟一、根據(jù)待加工工件（12）的材料屬性，使用有限元仿真軟件進行溫度場仿真，記錄激光參數(shù)、主軸轉(zhuǎn)速、進給量以及背吃刀量對工件熱影響區(qū)的影響，根據(jù)記錄的熱影響區(qū)范圍選擇激光功率、激光波長以及脈沖寬度和電磁感應(yīng)主機輸出電流，制定電感耦合激光輔助銑削的切削參數(shù)；

步驟二、將待加工工件（12）進行超聲波清洗并烘干，安裝固定到數(shù)控軸Y軸（13）的工作臺上，把激光準直器固定調(diào)整裝置（3）、線圈固定調(diào)整裝置（5）固定在主軸上，調(diào)節(jié)激光準直器（6），使激光頭輸出的激光光斑位于工件（12）待加工區(qū)域；調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈（10）與工件（12）距離；

步驟三：打開計算機控制系統(tǒng)（1）控制數(shù)控軸X軸（14）、數(shù)控軸Y軸（13）以及數(shù)控軸Z軸（2），進行機床回零并對刀，通過激光控制系統(tǒng)（8）設(shè)置激光功率、激光波長以及脈沖寬度各項激光參數(shù)，打開激光器，將激光光束照射在工件（12）表面待加工區(qū)域；開啟電磁感應(yīng)主機（16），設(shè)置輸出電流、電磁感應(yīng)頻率，感應(yīng)線圈（10）在工件（12）上的固定加熱區(qū)域為圓形，圓心與主軸（4）重合；

步驟四：打開計算機控制系統(tǒng)（1）中的加工程序，進行電感耦合激光輔助銑削加工；

步驟五：加工完成后，通過計算機控制系統(tǒng)控制關(guān)閉激光控制系統(tǒng)（8）和電磁感應(yīng)主機（16），關(guān)閉主軸（4）伺服電機，數(shù)控軸X軸（14）、數(shù)控軸Y軸（13）、數(shù)控軸Z軸（2）歸零；

至此，一種電感耦合激光輔助銑削加工方法完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感耦合激光輔助銑削加工方法，其特征是：所述步驟三中激光器工作過程為，由計算機控制系統(tǒng)（1）對激光控制系統(tǒng)（8）發(fā)射命令，激光器發(fā)射出的激光束通過光纖（7）傳導(dǎo)到激光準直器（6）中，經(jīng)激光準直器（6）擴束準直后，照射到待加工工件（12）表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感耦合激光輔助銑削加工方法，其特征是：所述步驟三中電磁感應(yīng)主機（16）接收計算機控制系統(tǒng)（1）的指令，產(chǎn)生電流使感應(yīng)線圈（10）發(fā)熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感耦合激光輔助銑削加工方法，其特征是：所述步驟三中激光控制系統(tǒng)（8）的激光功率、激光波長以及脈沖寬度的設(shè)置通過步驟一的溫度場仿真獲得。