[發(fā)明專利]一種激光輔助銑磨加工裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210369845.2
• 申請(qǐng)日: 2022-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN114850876A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康仁科;鮑巖;馬紅濱;楊峰;董志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P23/04
• 分類號(hào): B23P23/04;B23P25/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

本發(fā)明提供一種激光輔助銑磨加工裝置及方法。本發(fā)明包括銑磨加工裝置和集成在加工主軸外側(cè)的激光輔助系統(tǒng)，所述銑磨加工裝置的主軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)連接在其上的光纖卷環(huán)單元，所述激光輔助系統(tǒng)連接在光纖卷環(huán)單元上，所述光纖卷環(huán)單元內(nèi)置有光纖，所述光纖卷環(huán)單元能夠繞主軸360°的旋轉(zhuǎn)角度，所述激光輔助系統(tǒng)用于輸出激光光斑，對(duì)銑磨加工裝置進(jìn)行機(jī)械加工前的進(jìn)給方向上的被加工材料進(jìn)行燒蝕或軟化。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在水平方向的激光輔助加工和銑削或者磨削加工的同步進(jìn)行，解決傳統(tǒng)的單方向進(jìn)給加工的局限性問題，并且針對(duì)激光束輻照的不均勻性提出了解決方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及特種加工領(lǐng)域，尤其涉及一種激光輔助銑磨加工裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，難加工材料如陶瓷、高溫合金、陶瓷基復(fù)合材料等因其高硬度、高強(qiáng)度、耐磨損等優(yōu)異的機(jī)械性能，得到了廣泛應(yīng)用。難加工材料的加工一般分為傳統(tǒng)切削加工和特種加工，傳統(tǒng)加工方式包括銑削和磨削，但其加工效率低且刀具極易磨損，機(jī)械加工成本極高。激光輔助加工技術(shù)被認(rèn)為是加工難加工材料的有效方法。激光輔助加工時(shí)，高功率激光束聚焦在刀具前的工件表面，造成工件局部溫度升高，使得工件材料軟化或改性，從而提高工件材料的可加工性能，同時(shí)激光束也能去除一部分材料。因此可采用激光輔助傳統(tǒng)機(jī)械加工的方式，來達(dá)到降低切削阻力，減小刀具磨損，減小切削振動(dòng)等效果，從而實(shí)現(xiàn)提高加工效率、降低成本、提高加工表面質(zhì)量的目的，為難加工材料的切削加工提供有效方法。

但是現(xiàn)有的激光輔助加工裝置大多是將激光頭和加工刀具分開放置，在刀具切削至待加工區(qū)域之前，用激光輻射對(duì)工件材料進(jìn)行局部加熱和軟化，然后再進(jìn)行切削加工，這使得現(xiàn)有的激光輔助加工設(shè)備非常復(fù)雜，體積較大，不便于系統(tǒng)化集成。也有一些設(shè)備將激光頭和加工刀具集成在一塊，但是只能沿著一個(gè)固定角度進(jìn)行加工，加工范圍十分受限并且加工效率也很低。另外，激光束能量呈高斯分布，其輻照到材料表面的溫度也是呈高斯分布的，應(yīng)用于加工中容易導(dǎo)致熱軟化或燒蝕不均勻現(xiàn)象。激光束中間部分的溫度高，材料軟化程度高，而在激光束邊緣部分的溫度低，材料軟化程度低，從而會(huì)影響工件的加工質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供一種激光輔助銑磨加工裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在水平方向的激光輔助加工和銑削或者磨削加工的同步進(jìn)行，解決了傳統(tǒng)的單方向進(jìn)給加工的局限性，并且針對(duì)激光束輻照的不均勻性提出了解決方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種激光輔助銑磨加工裝置，包括銑磨加工裝置和集成在加工主軸外側(cè)的激光輔助系統(tǒng)，所述銑磨加工裝置的主軸上設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)連接在其上的光纖卷環(huán)單元，所述激光輔助系統(tǒng)連接在光纖卷環(huán)單元上，所述光纖卷環(huán)單元內(nèi)置有光纖，所述光纖卷環(huán)單元能夠繞主軸360°的旋轉(zhuǎn)，所述激光輔助系統(tǒng)用于輸出激光光斑，對(duì)銑磨加工裝置進(jìn)行機(jī)械加工前的進(jìn)給方向上的被加工材料進(jìn)行預(yù)設(shè)的激光處理。

進(jìn)一步地，所述激光輔助銑磨加工裝置通過固定架可拆卸地連接在機(jī)床上。

進(jìn)一步地，所述銑磨加工裝置包括機(jī)床主軸和與其相連的銑磨裝置，所述光纖卷環(huán)單元的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪，所述從動(dòng)齒輪設(shè)置在光纖卷環(huán)單元的主體部上，所述機(jī)床主軸和旋轉(zhuǎn)電機(jī)均設(shè)置在固定架上；

主動(dòng)齒輪直接連接于旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出軸上，輸出軸上有徑向通孔，通過緊定螺絲將主動(dòng)齒輪固定。

進(jìn)一步地，所述機(jī)床主軸的輸出端設(shè)有刀柄，刀柄與可更換的銑磨裝置相連，所述銑磨裝置包括砂輪和銑刀，實(shí)現(xiàn)不同工況下的激光輔助銑削和磨削加工。

進(jìn)一步地，所述刀柄為超聲刀柄，實(shí)現(xiàn)激光輔助超聲銑磨加工。