[发明专利]一种七轴五联动超快激光加工系统

说明书

本发明公开了一种七轴五联动超快激光加工系统，该系统由一个激光光源、一个光束传输系统、一个振镜加工头、一个五轴运动系统、一个结构光三维在线监测系统、一个功率实时在线检测部件和一个光路指正部件等组成。本发明提供的超快七轴激光加工系统能够实现空间任意位姿定位、视觉快速边缘检测、五轴联动加工与5+2七轴五联动加工。

技术领域

本发明属于激光精密加工制造技术领域，具体涉及一种七轴五联动超快激光加工系统，用于实现对修型部件的在线边缘检测与超快激光修型。

背景技术

航天器固面天线反射器、雷达部件频率选择器、航空发动机陶瓷型芯、涡轮部件等核心构件复杂表面的精细制造是新型航天器、航空发动机研制成败的关键技术，是影响飞行器深空探测、隐身/反隐身、飞机动力及寿命等方面的性能和水平的重要因素。

激光具有很多优异的光学特性，相比用传统加工，激光加工的效率明显提高，如对航空发动机叶片和燃烧室成千上万个形状各异的孔的3D加工，比传统EDM加工效率至少提高5～8倍；激光光斑直径可以小至微米，可用于材料表面调控或者加工微孔微槽，在航空航天领域发挥着重要作用。

五轴超快激光加工装备是先进激光加工技术的发展方向是国家战略技术的制高点，国内在五轴超快激光加工方面的研究还存在很多空白。目前国内虽然已经拥有五轴大功率激光切割设备，但在超快激光加工领域，性能先进、集视觉在线检测与七轴五联动功能为一体的超快激光加工装备还未见报道。

发明内容

针对航空航天复杂构建表面修型，面向多轴超快激光加工制造领域，为弥补国内相关装备空白，本发明提供了一种七轴五联动超快激光加工系统，具有加工边缘在线检测及5+2联动加工的功能，能够实现对复杂航空航天复杂零部件切割、修调一体式加工。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种七轴五联动超快激光加工系统，包括机床底座和大理石基台；其中，

机床底座上安装有五轴运动平台，用于实现X、Y、Z三个方向的平动和A、C两个方向的转动，包括安装在机床底座上的X向运动台和立柱，安装在X向运动台上的Y向运动台，以及安装在立柱上的加工头和结构光三维视觉测量装置；

大理石基台上安装有激光光源、光束传输系统和功率实时在线检测装置；

光束传输系统包括第一反光镜、第二反光镜、第三反光镜、扩束镜、1/4波片、光闸、光学支架和光学支架；

立柱上安装有Z向电机、Z向光栅尺、Z向导轨、Z向前轴承座、Z向后轴承座和第六反光镜，立柱通过Z向导轨上安装的Z向滑块、Z向螺母、Z向丝杠连接Z向运动台，通过Z向电机转动带动Z向丝杠转动、通过丝杠螺母传动实现Z向运动台的上下运动，Z向运动台上安装着加工头支架和视觉测量装置底座，其中加工头支架用来支撑加工头，视觉测量装置底座用来支撑结构光三维视觉测量装置，Z向运动台上下移动时通过加工头支架、视觉测量装置底座带动加工头与结构光三维视觉测量装置上下运动；

在加工头中安装有第四反光镜、第五反光镜、分光镜、光路指正模块和振镜，这几个模块按照光路传递方向中心对正；

机床底座上安装有X向光栅尺读数头、X向导轨、X向电机、X向前轴承座和X向后轴承座，X向导轨上安装有X向滑块，X向前轴承座和X向后轴承座上安装有X向丝杠，通过X向电机旋转带动X向丝杠旋转，带动X向运动台沿着X向运动，X向运动台通过X向滑块的支撑和X向螺母、X向导轨实现与机床底座的连接；

工作时，第一反光镜、第二反光镜和第三反光镜用来将激光产生的光反射到第六反光镜，通过第六反光镜反射到加工头；加工头中第四反光镜用于将第六反光镜反射来的激光反射到振镜，振镜通过自身运动将光束按照设定的角度反射到分光镜，经过分光镜后的光束一部分用于加工，另一部分通过第五反光镜反射到光路指正模块中用于光路偏移校正。