[發明專利]激光與多頻段振動磨拋同軸復合加工系統及加工方法

在審

• 申請號: 202210947278.4
• 申請日: 2022-08-05
• 公開（公告）號: CN115283996A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 陳曉曉;陳建博;張文武;李琳
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B23P23/00
• 分類號: B23P23/00;B23K26/00;B23K26/046;B23K26/08;B23K26/70;B24B41/04;B24B41/06;B24B55/00;B24B55/02;B24B55/06
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 趙世發

1.一種激光與多頻段振動磨拋同軸復合加工系統，其特征在于包括：

磨拋單元，包括中空磨拋工具，所述中空磨拋工具至少用于對工件進行磨拋加工，所述中空磨拋工具能夠繞自身軸線旋轉，且能夠沿一三維坐標系的z軸移動，所述z軸與中空磨拋工具的軸線平行；

激光加工單元，至少用于以激光對所述工件進行加工，所述激光從所述中空磨拋工具內腔中通過，并與所述中空磨拋工具同軸設置，且所述激光能夠在所述中空磨拋工具用于與所述工件接觸的面上聚焦，以及，所述激光至少能夠沿所述z軸方向獨立于所述中空磨拋工具自由移動，以調節離焦量；

切削液供給單元，至少用于提供切削液以在所述工件的加工區域外圍形成穩定動態液流，所述切削液流從所述中空磨拋工具內腔中通過，并圍繞所述激光設置；

振動發生單元，至少用于驅使所述中空磨拋工具與工件中的至少一者發生振動；

運動發生單元，至少用于驅使所述中空磨拋工具與工件在所述三維坐標系內沿x軸和/或y軸相對運動；

控制單元，至少與所述磨拋單元的驅動裝置、激光加工單元的控制模塊、振動發生單元及運動發生單元連接，并至少用于調控所述磨拋單元的驅動裝置、激光加工單元、振動發生單元和運動發生單元的工作狀態。

2.根據權利要求1所述的激光與多頻段振動磨拋同軸復合加工系統，其特征在于，所述中空磨拋工具包括：

同軸設置的主軸和磨削工具頭，所述磨削工具頭固定設置在主軸的第一端，所述磨削工具頭與主軸內部均具有中空的內腔，所述磨削工具頭與主軸內部的內腔同軸設置且相互連通而形成可供激光和切削液傳輸的傳輸通道，所述主軸上形成有與所述傳輸通道連通的入口，所述磨削工具頭上形成有與所述傳輸通道連通的出口；

優選的，所述磨拋單元還包括第一驅動裝置和第二驅動裝置，所述第一驅動裝置、第二驅動裝置分別與所述中空磨拋工具傳動連接，所述第一驅動裝置用于驅使所述中空磨拋工具沿一三維坐標系的z軸移動，所述第二驅動裝置用于驅使所述中空磨拋工具繞自身軸線旋轉；

優選的，所述第二驅動裝置與所述主軸傳動連接并驅使所述主軸以自身軸線為軸旋轉；

優選的，所述傳輸通道包括可供激光傳輸的激光傳輸通道和可供切削液傳輸的切削液流通道，所述切削液流通道圍繞所述激光傳輸通道設置；

優選的，所述中空磨拋工具還包括：主軸外殼，至少所述主軸的一部分被封裝在所述主軸外殼內，所述主軸的第一端自所述主軸外殼內伸出并與所述磨削工具頭固定連接，所述第二驅動裝置設置在所述主軸外殼與主軸之間，所述主軸與所述主軸外殼之間還設置與軸承，并經所述軸承轉動配合。

3.根據權利要求2所述的激光與多頻段振動磨拋同軸復合加工系統，其特征在于：所述激光加工單元包括激光器和光路組件，所述激光器用于提供對所述工件進行加工的激光，所述光路組件設置在所述激光的光路上，并至少用于將所述激光傳輸至中空磨拋工具內部的傳輸通道內；

優選的，所述光路組件包括依次設置在所述激光的光路上的整形器、擴束器、反射鏡和縮束器，其中，所述縮束器設置所述中空磨拋工具上，且對應于所述傳輸通道連通的入口處；

優選的，所述傳輸通道的入口設置在所述主軸的第二端。

4.根據權利要求3所述的激光與多頻段振動磨拋同軸復合加工系統，其特征在于，所述激光加工單元還包括透鏡組件和透鏡組件運動裝置，

所述透鏡組件設置在所述傳輸通道內，且所述透鏡組件設置在所述激光的光路上，并至少用于將激光聚焦在所述中空磨拋工具與工件接觸的面上，

所述透鏡組件運動裝置與所述透鏡組件傳動配合，且所述透鏡組件運動裝置的部分設置在所述傳輸通道外部，所述透鏡組件運動裝置至少用于驅使透鏡組件沿所述z軸方向獨立于所述中空磨拋工具自由移動，以調節離焦量；

優選的，所述透鏡組件設置在所述磨削工具頭的內腔中。