[發明專利]激光輔助倍頻快速刀具伺服車削功能表面的方法

有效

• 申請號: 202011130257.0
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112317784B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 廉中旭;任萬飛;許金凱;于化東;田坤
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B23B25/06
• 分類號: B23B25/06;B23Q17/22;B23Q17/24
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉

激光輔助倍頻快速刀具伺服車削功能表面的方法屬于超精密車削加工技術領域。裝置包括氣動隔振平臺、快速刀具伺服裝置、快速刀具伺服移動部件、主軸系統、主軸移動系統和飛秒激光器。本發明公開的快速刀具伺服車削加工拓展了超精密車床的加工范圍，提高一步制造金屬基復雜陣列結構功能表面的制備效率。激光輔助刻蝕技術改善難加工金屬材料的加工特性，形成了微納米級表面結構的制備能力。刀具部分時間參與切削，其他時間與工件分離，分離時便于切削散熱和切屑的排出。改善了刀具與已加工表面的摩擦狀態，使表面質量進一步提高，同時大大降低了切削力；減少刀具磨損、延長刀具壽命：本發明可以實現難加工材料功能表面的切削。

技術領域

本發明屬于超精密車削加工技術領域，特別是涉及到一種激光輔助倍頻快速刀具伺服車削功能表面的方法。

背景技術

隨著技術的發展，非共振型快速刀具伺服車削具有其特有的優勢，其工作頻率大約為300Hz～10KHz，工作行程為10μm～1000μm左右。快速刀具伺服車削加工是一種復合特種加工技術，它復合了傳統超精密車削和振動加工的一種材料去除方式，在提高硬脆材料去除效率、減小切削力、提高加工精度和復雜陣列結構功能表面創成等方面具有顯著優勢。

激光束激光表面刻蝕技術是指利用高亮度、方向性強、高強度的高能脈沖激光束直接作用于材料，屬于宏觀非接觸加工，該種激光可以通過調整激光功率、加工速度、加工間距等參數，在零件表面刻蝕出規則的微納結構，改善材料表面潤濕性能。根據脈沖寬度的不同，可分為納秒、皮秒、飛秒激光。激光加工具有無工具磨損、適用范圍廣、靈活性高、加工材料的熱影響區小等優勢。

目前對將激光束激光表面刻蝕技術與振動車削相融合對硬脆材料進行功能表面切削的技術鮮有報道。因此現有技術當中亟需一種新型的技術方案來解決難加工材料功能表面制備的難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種激光輔助倍頻快速刀具伺服車削功能表面的方法用于解決現有技術中對硬脆材料加工過程中會產生崩碎，破裂，刀具磨損嚴重等技術問題。

激光輔助倍頻快速刀具伺服車削功能表面的方法，利用激光輔助倍頻快速刀具伺服車削功能表面裝置，所述激光輔助倍頻快速刀具伺服車削功能表面裝置包括氣動隔振平臺、快速刀具伺服裝置、快速刀具伺服移動部件、主軸系統、主軸移動系統和飛秒激光器，所述快速刀具伺服裝置包括單晶金剛石刀具、快速刀具伺服裝置主體、壓電陶瓷疊堆和預緊螺栓；所述快速刀具伺服裝置主體通過快速刀具伺服移動部件安裝在氣動隔振平臺上部的一側；所述壓電陶瓷疊堆通過預緊螺栓在快速刀具伺服裝置主體的刀具安裝部分驅動單晶金剛石刀具振動；所述主軸系統通過主軸移動系統安裝在氣動隔振平臺上部的另一側，主軸系統包括主軸、主軸架和夾持工件的真空卡盤；所述飛秒激光器發出通過光纖與單晶金剛石刀具連接；所述單晶金剛石刀具通過飛秒激光器發射的激光在工件的表面進行車削；所述快速刀具伺服移動部件包括快速刀具伺服裝置X方向移動系統、快速刀具伺服裝置Z方向移動系統、快速刀具伺服裝置Y方向固定部件和快速刀具伺服裝置Y方向移動部件；所述快速刀具伺服裝置X方向移動系統安裝在氣動隔振平臺上部并沿X軸方向移動，快速刀具伺服裝置X方向移動系統的上部與快速刀具伺服裝置Z方向移動系統連接；所述快速刀具伺服裝置Z方向移動系統沿Z軸方向移動；所述快速刀具伺服裝置Y方向固定部件安裝在快速刀具伺服裝置Z方向移動系統的上部；所述快速刀具伺服裝置Y方向移動部件與快速刀具伺服裝置Y方向固定部件的側部滑動連接，快速刀具伺服裝置Y方向移動部件沿Y軸方向移動；所述主軸移動系統包括主軸X方向移動系統和主軸Z方向移動系統；所述主軸X方向移動系統安裝在氣動隔振平臺的上部并沿X軸方向移動；所述主軸Z方向移動系統安裝在主軸X方向移動系統的上部并沿Z軸方向移動；所述主軸架通過螺栓安裝在主軸Z方向移動系統上，主軸架的中間設置有主軸；所述主軸的端部安裝真空卡盤；包括以下步驟，并且以下步驟順次進行：

步驟一：根據待加工工件的材質和尺寸，將預先編制的適應于具有表面微結構的功能表面的加工程序，輸入到機床系統中；