[发明专利]磁场作用下激光诱导等离子体辅助电火花复合加工装置及方法

说明书

本发明公开了一种磁场作用下超短脉冲激光诱导等离子体辅助电火花复合加工装置以及方法，属于特种加工的激光加工和电火花复合加工领域，该装置将激光诱导等离子体加工单元、电火花加工单元和复合磁场单元有机复合在一起，激光诱导等离子体加工单元包括超短脉冲激光器、激光器电源、水冷机，光路转换组件，复合磁场单元包括直流激励电源和环形电磁铁，电火花加工单元包括用于控制工件按照预期移动的五自由度精密平台。本发明装置和方法能解决电火花加工技术中，难以加工低导电率材料、难以实现跨尺度加工、加工表面质量不够高的问题，具有非常广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于特种加工的激光加工和电火花复合加工领域，更具体地，涉及一种磁场作用下超短脉冲激光诱导等离子体辅助电火花复合加工装置及方法。

背景技术

随着现代工业的发展，许多工业部门对小型产品的应用需求不断增长，对产品的尺寸精度以及表面粗糙度具有了更加严格的要求，对比于传统的加工方法，特种加工通过非机械接触，没有产生宏观的切屑力，而是通过非机械能(电、磁、光、热、化学)来去除材料，能更加容易地满足加工需求，同时符合节能环保的可持续发展理念。

电火花加工都已经在特种加工中取得了广泛的进展，电火花加工需要较高导电率的电极以及工件材料，在微细加工时需要尺寸特别小的电极，同时电极损耗对加工精度产生很大的影响，其优势在于可以加工一些形状比较复杂的工件，适用于加工一些高硬度、高强度和高熔点的金属及金属基材料，例如钛合金、钨钢等材料。

因此，需要开发一种方法或者装置，能克服电火花加工的缺陷，或者更大程度的发挥电火花加工的优势。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种磁场作用下超短脉冲激光诱导等离子体辅助电火花复合加工装置以及方法，其目的在于，该装置和方法将激光诱导等离子体加工单元、电火花加工单元和复合磁场单元有机复合在一起，解决电火花加工技术中，难以加工低导电率材料、难以实现跨尺度加工、加工表面质量不够高的问题，具有非常广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁场作用下激光诱导等离子体辅助电火花复合加工装置，其包括电火花加工单元、激光诱导等离子体加工单元以及磁场单元，电火花加工单元、激光诱导等离子体加工单元以及磁场单元有机组装成一体，其中，电火花加工单元包括用于控制工件按照预期移动的五自由度精密平台和中空电极，所述五自由度精密平台用于实现工件沿X轴、Y轴、Z轴直线移动，以及实现工件沿X轴、Y轴旋转，所述中空电极用于与工件形成电火花放电的两极，以进行电火花加工，激光诱导等离子体加工单元包括超短脉冲激光器和光路转换组件，光路转换组件用于将超短脉冲激光器发出的脉冲激光传导至中空电极处，并经中空电极出射至工件上，进而在工件表面诱导产生等离子体，以能进行激光诱导等离子体加工，磁场单元包括多对电磁铁，多对电磁铁环绕在工件周围形成复合磁场，多对电磁铁相对中空电极的位置远近能够调节，以用于保证在加工的整个过程中，电火花加工处的磁场参数始终稳定一致。