[发明专利]一种用于加工中心的激光辅助钻削装置及其操作方法

说明书

一种用于加工中心的激光辅助钻削装置及其操作方法属于激光辅助钻削加工技术领域。一种用于加工中心的激光辅助钻削装置包括固定转接支架、气动中空变速器、夹持刀柄、中空钻头和激光加工单元。本发明的激光辅助钻削装置用于加工中心上，通过激光、钻削与材料的相互作用来进行高硬质合金加工。利用高功率激光束聚焦在高硬质合金材料工件表面实现材料软化同时激光束也会去除一部分材料，这样钻头在钻削材料时因材料的去除率变小，能够充分地发挥钻头切削作用，大大的降低了切削力，减小了钻头磨损，切屑也会易于排出，防止了钻头断裂现象，增加了钻头的使用寿命，降低了加工振动现象，使零件加工表面质量和精度提高、降低零件成本。

技术领域

本发明属于激光辅助钻削加工技术领域，特别是涉及到一种用于加工中心的激光辅助钻削装置及其操作方法。

背景技术

激光辅助加工是解决加工高硬质合金材料的有效手段之一。高功率激光束聚焦在高硬质合金材料工件表面，会使材料的强度和硬度特性发生改变，实现材料软化同时激光束也会去除一部分材料，这样钻头在切削材料时因材料的去除率变小，能够充分地发挥钻头切削作用，大大的降低了切削力，减小了钻头磨损，增加了钻头使用寿命，降低了加工振动现象。这些现象的改善会使零件加工表面质量和精度提高、零件成本也会降低。

随着航空航天、国防工业、微电子工业、宇宙开发、海洋技术等高科技领域的飞速发展，对于零件的要求结构越来越复杂、尤其是对材料的特性，必须具有高强度、高硬度、耐高温和耐磨损等特性。传统加工方法来加工这些高硬质合金材料存在很多不足，在加工时产生的切削力，切削温度非常大，对钻头的磨损和使用寿命有很大影响，加工零件表面质量差，钻削时钻头极易断裂，这样会使加工效率降低、零件成本也会变大。因此，寻找一套有效的加工方法和装置迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于加工中心的激光辅助钻削装置及其操作方法用于解决现有技术中缺少对高硬质合金材料进行高质量、高精度、效率快、成本低的激光辅助钻削装置的技术问题。

一种用于加工中心的激光辅助钻削装置，包括固定转接支架、气动中空变速器、夹持刀柄、中空钻头和激光加工单元，所述固定转接支架包括激光装置支架和中空变速气动主轴装置支架；

所述激光加工单元包括光纤激光器和聚透镜；所述光纤激光器固定安装在激光装置支架的内部上端，光纤激光器的激光输出端朝向激光装置支架的下端；所述聚透镜固定安装在激光装置支架的内部下端，聚透镜与光纤激光器之间设置有激光传输通路；

所述气动中空变速器包括变速传动机构和刀具夹持结构；所述变速传动机构固定安装在中空变速气动主轴装置支架的内部上端，变速传动机构的变速主轴与刀具夹持结构连接；所述刀具夹持结构与中空变速气动主轴装置支架的下部连接；

所述夹持刀柄固定安装在中空变速气动主轴装置支架的上部；所述中空钻头与刀具夹持结构连接。

所述激光加工单元的激光轴和气动中空变速器的主轴中心轴两轴之间的平面与加工中心的机床XY轴平面平行。

所述固定转接支架中激光轴和主轴中心轴平面平行度精度为1μm～2μm。

所述气动中空变速器中设置有导通气路，气动中空变速器的气体输入口与气源及调速控制器连接。

所述光纤激光器的输入端通过光纤与光纤激光功率控制器连接。

所述中空钻头中设置有中空气路孔。

一种用于加工中心的激光辅助钻削装置的操作方法，利用所述的一种用于加工中心的激光辅助钻削装置，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，

步骤一、将中空钻头通过刀具夹持结构夹持在气动中空变速器；

步骤二、将激光辅助钻削装置夹持在加工中心主轴上；