[发明专利]一种基于五轴数控铣床的三维激光加工系统实现方法

权利要求书

1.一种基于五轴数控铣床的三维激光加工系统实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将激光加工头通过机械连接板固定到五轴数控铣削机床末端，使之作为机床的一类刀具；在五轴机床CNC数控系统中设置激光加工头尺寸参数，则数控系统能控制机床运载激光加工头及其激光加工点沿着加工程序预定的三维空间轨迹运动；

所述激光加工头上各部件通过控制接口与CNC数控系统进行通讯连接，受机床CNC数控系统的统一控制；

(2)在所述五轴机床CNC数控系统通用的G、M代码之外，扩展激光加工指令，用于控制激光加工头上各功能部件的动作执行；

(3)在五轴机床CNC数控系统中设置激光加工和机械铣削加工两种工作模式，并设置在两种工作模式间切换的M指令，用于切换机床加工模式；当切换到激光加工模式，CNC控制系统使用激光加工指令，关闭铣削指令；当切换到机械铣削加工模式时，CNC控制系统关闭激光加工指令，使用铣削加工指令；

(4)在三维激光加工CAM系统中对待加工工件三维CAD模型进行数据分析，生成三维激光加工路径，转换为CNC控制指令，保存为加工程序文件发送给五轴机床CNC数控系统执行，或者直接发送指令控制CNC执行加工指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)之后，还包括如下步骤：

激光加工完毕后，卸下激光加工头，在数控系统中通过M指令将机床工作模式设置到机械铣削加工模式，则整个系统恢复成为一台五轴机械铣床。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，激光加工头包括激光切割头、焊接头、光纤聚焦刻蚀头、熔覆头、送粉或送丝增材制造头。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光加工头通过固定板安装到五轴机床的最后一关节臂的末端。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括从多轴机床末关节臂的侧面位置增加辅助固定装置固定激光加工头，以提高机床运载激光加工头的稳定性。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光加工头上电源和控制信号线以及辅助气路、冷却水路通过机床空心关节内部走线，实现更高的集成度，减少相互干涉；所述三维激光加工CAM系统与CNC数控系统之间通过数据通讯线路连接。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在同一台五轴铣床安装实现不同工艺的激光加工头，在五轴数控铣削加工CNC系统通用的G、M代码之外，针对不同激光加工头功能部件控制需要，增设相应的激光加工CNC控制指令代码。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为五轴机床扩展包括激光切割、焊接、熔覆和送风增材多种激光加工功能时，在CNC数控系统中设置多种加工模式，通过M指令在不同的工作模式之间切换，以使能相应的激光加工指令或者机械铣削指令。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维激光加工CAM系统用于完成三维模型的数据处理和三维激光加工程序G代码的生成；其中，三维激光加工程序中包括传统五轴数控机床运动控制指令，以及激光加工头上激光的开关、激光功率调节、辅助气体开关、送粉送丝控制及其他激光加工工艺控制指令。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，三维激光加工CAM系统具有两种工作方式：

模式一：将G代码三维激光加工程序文件发送给CNC数控系统，由CNC数控系统独立控制五轴机床和激光加工头协同工作完成三维激光加工；

模式二：直接发送指令给CNC系统，控制五轴数控机床完成三维空间运动和激光头上各功能部件的开关控制，并实时获得CNC系统中机床运动状态，以实现三维激光加工过程的闭环监控。