[发明专利]姿态可控激光铣削复合抛光同步加工的方法

说明书

本发明公开了一种姿态可控激光铣削复合抛光同步加工的方法，其包括：采用第一激光束对工件表面的待加工区域进行铣削处理；采用第二激光束对工件表面经铣削处理后的加工区域进行抛光处理；其中，所述的第一激光束对所述工件进行铣削处理的熔深大于所述第二激光束对所述工件进行抛光处理的熔深。本发明提供的方法通过高速激光铣削与矢量可控激光抛光复合同步加工，实现效率与质量协调的高完整性表面加工；快速整平激光铣削表面特征在不同空间位置呈现不同的结构和性质；进行选区规划，不同区域采用不同的工艺策略，通过调控空间矢量，进行多轴激光抛光加工，实现固定轴或可变轴激光铣削复合精细抛光同步加工应用。

技术领域

本发明特别涉及一种姿态可控激光铣削复合抛光同步加工的方法，属于硬脆性材料或其他先进功能材料加工技术领域。

背景技术

激光具有能量可控、能量密度大、材料适应范围广、不接触、几乎无切削力以及清洁环保等优点，激光加工可有效解决传统加工或其它特种加工难以解决的难加工材料复杂特征微细结构功能化加工难题。激光铣削是利用激光的高频特性实现多脉冲重叠，使作用区产生材料熔化、气化、等离子体态等演化，在XY平面和Z方向均具有高的分辨率，结合精密数控技术和辅助装置，实现三维精密成形。激光铣削在难加工材料(CMC、陶瓷、石墨、硬质合金等)适应性、工具损耗、表面光洁度、尺寸精度以及最小特征尺寸(精细型腔和微流体通道)等方面优越性显著。激光加工已经成为陶瓷等难加工材料复杂型面及微细结构高一致性加工的有效技术。

硬脆性难加工材料在航空航天、空间探测等关键领域具有重大应用价值，在现代科技中的拓展领域应用前景十分广阔。实现硬脆性难加工材料精密功能化成型加工是亟需解决的重要难题。

国内外研究人员对激光辅助加工、复合加工以及激光加工等进行了一系列研究，在机理、工艺规律及初步应用等方面取得了一定进展。通过探究激光加工机理和材料去除机制，优化工艺进行难加工硬脆材料激光铣削，可以改善成型表面质量，孔、槽、平面及复杂规则结构等微细结构加工优越性显著。

目前，功能化结构特征难加工，硬脆性材料加工几何精度和表面完整性难以保证，材料易损伤，加工效率低。该领域存在以下问题：材料硬度高，脆性大，常规机械/超声加工时，刀具磨损严重，存在毛刺，纤维易拔出，加工一致性差，且效率难以提高；激光铣削加工质量较高时，加工效率便难以保证，而实现大材料去除率加工，常以表面质量的损失为代价；在激光束与加工点法向矢量、扫描速度方向等之间的相对姿态变化时，高完整性表面激光加工涉及的显微裂纹、熔渣、重铸层、空间矢量效应以及激光加工持续可控性等关键问题尚不明确。

激光铣削在特定应用工况优越性显著，激光倾斜入射的工艺效果可以优于垂直入射，激光铣削在大深度铣削平面特征、复杂特征侧壁加工以及高曲率曲面加工等典型应用方面尚存在工艺瓶颈。激光光斑对材料去除过程影响显著，近垂直表面加工激光光斑散焦诱发的功率密度降低，进而导致侧面激光加工难度增加。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种姿态可控激光铣削复合抛光同步加工的方法，进而克服现有技术的不足。为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种姿态可控激光铣削复合抛光同步加工的方法，其于包括：

采用第一激光束对工件表面的待加工区域进行铣削处理；

采用第二激光束对工件表面经铣削处理后的加工区域进行抛光处理；

其中，所述的第一激光束对所述工件进行铣削处理的熔深大于所述第二激光束对所述工件进行抛光处理的熔深。

在一些较为具体的实施方案中，所述的方法具体包括：采用所述第一激光束在第一时间段内对工件表面的待加工区域进行铣削处理，采用所述第二激光束至少在所述第一时间段内的部分时间段对工件表面经铣削处理后的加工区域进行抛光处理。