[發明專利]一種納皮飛秒合束激光并行精整和拋光加工方法

在審

• 申請號: 202110481286.X
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113199140A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 徐國建;徐諾;王文博;劉占起;張國瑜;井志成;尚純;杭爭翔;郭志強;鄭文濤;鄭黎
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: B23K26/12
• 分類號: B23K26/12;B23K26/082;B23K26/073;B23K26/354;B23K26/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;王聰耀

1.一種納皮飛秒合束激光并行精整和拋光加工方法，其特征在于：步驟為：

步驟（一）將金屬增材制造零部件（14）安裝到二軸帶裝夾工作臺（15）上，并整體置于氬氣惰性氣體密封艙室中，通過逆向工程建模軟件（17）建立金屬增材制造零部件（14）的數字模型，金屬增材制造零部件（14）的數字模型與實際零部件形狀尺寸比對做差，并通過模型處理軟件（18）確定金屬增材制造零部件（14）的加工余量；

步驟（二）通過CAM路徑規劃軟件（20）將金屬增材制造零部件（14）的加工余量路徑通過計算機控制系統（19）傳輸給掃描振鏡（13）和二軸帶裝夾工作臺（15）；

步驟（三）通過計算機控制系統（19）啟動納秒激光器（1）、皮秒激光器（2）及飛秒激光器（3）同時發光，其各自光束通過各自對應的納秒激光束整形器（8）、皮秒激光束整形器（9）、飛秒激光束整形器（10）后入射到光束合束器（11）中，通過光束合束器（11）將納秒激光束（4）、皮秒激光束（5）及飛秒激光束（6）合三為一形成納皮飛秒合束激光束（7），納皮飛秒合束激光束（7）傳輸給三維掃描振鏡（13）；

步驟（四）通過計算機控制系統（19）控制三維掃描振鏡（13）和二軸帶裝夾工作臺（15），使納皮飛秒合束激光束（7）沿著CAM路徑規劃軟件（20）的規劃加工路徑照射到金屬增材制造零部件（14）表面，納皮飛秒合束激光（7）對金屬增材制造零部件（14）表面加工余量的三維空間進行精整和拋光加工，共循環精整和拋光加工n層，n≥1，直至達到精整深度滿足客戶技術要求或者金屬增材制造零部件（14）的表面粗糙度≤Ra0.4。

2.根據權利要求1所訴的納皮飛秒合束激光并行精整和拋光加工方法，其特征在于：步驟（三）中納秒激光器（1）平均功率≥ 2000W，最大單脈沖能量≥100mJ，脈沖寬度 120-160ns，重復頻率20-50kHz，波長1064±5；皮秒激光器（2）激光平均功率≥120W，最大單脈沖能量≥2mJ，脈沖寬度≤15ps，重復頻率20kHz，波長1064±0.2nm；飛秒激光器（3）激光平均功率≥40W，最大單脈沖能量≥0.2mJ，脈沖寬度≤350fs，重復頻率50-1000kHz，波長1030-1045nm。

3.根據權利要求1所訴的納皮飛秒合束激光并行精整和拋光加工方法，其特征在于：納皮飛秒合束激光束（7）焦點直徑為3.5-4.5mm。

4.根據權利要求1所訴的納皮飛秒合束激光并行精整和拋光加工方法，其特征在于：密封艙室中氧和水含量≤50ppm。

5.根據權利要求1所訴的納皮飛秒合束激光并行精整和拋光加工方法，其特征在于：通過調整三維掃描振鏡（13）使納皮飛秒合束激光束（7）的激光束焦點（21）置于金屬增材制造零部件（14）表面的制高點（22）。