[发明专利]一种激光微织构加工方法

说明书

本发明公开了一种激光微织构加工方法，包括如下步骤：建立机床三维运动模型，将机床直线轴和旋转轴的实时位置转换为加工机床坐标；移动待加工工件至加工位置，将其设为加工原点，并更新机床坐标系；读取加工位置参数，计算获得激光加工位置坐标；根据坐标计算生成加工示意图，对加工效果进行模拟仿真；根据坐标生成G代码，用于加工中运动平台的路径规划；控制器根据G代码控制加工机床运动，将已获得的激光加工坐标与加工过程中实时读取的加工机床坐标相比较，当两者一致时，则认为工件运动到指定位置，从而控制激光器出光，进行激光微织构加工。本发明能够实现高精度加工，提高激光器与机床运动的控制同步性，有效改善激光微织构形貌观测难度。

技术领域

本发明涉及激光微织构加工技术、机床加工技术和自动控制技术领域， 尤其是一种用于激光微织构加工方法。

背景技术

激光表面微织构是指通过激光对材料表面进行烧蚀气化，形成一定形状 纹理的一种表面处理工艺，其在润滑、抗摩减磨、改变材料表面特性、提高 材料力学性能等方面均有研究前景与应用价值。随着激光技术的不断发展， 激光微织构研究正朝着精细化、复杂化、多元化方向发展，在不断提高激光 微织构加工系统智能化水平的同时，也对激光微织构加工方法提出了更高要 求。

当前激光微织构加工方法多依托已有数控机床系统的控制方案，然而传 统的数控机床系统的控制方法往往封闭在系统框架内部，控制方法繁琐臃 肿、开放性较低，无法满足新型设备的特殊需求，例如在搭载高性能激光器 的多轴机床上，对多种形状工件进行激光微织构加工，就需要针对激光微织 构加工需求，设计专用的加工方法。

当前，激光微织构加工方法仍存在以下缺点或不足：(1)机床运动精度 较低，不能满足激光微织构加工的高精度要求；(2)基于已有数控机床系统 的控制方法开放程度低、操作繁琐、机床运动G代码需要操作人员手动编写， 上手效率低；(3)加工工艺选择匮乏、加工效果可视性差，无法满足多种工 件形状不同织构形貌的加工要求，无法实时监测加工进程。(4)激光器与机 床联动控制的协同性低，定位精度低，加工品质难以保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光微织构加工方法实现加工平台高精度 运动，降低操作难度，简化操作复杂度，提高激光器与机床运动的控制同步 性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种激光微织构加工方法，采 用激光微织构的加工机床，该机床包括上位机、控制器和直线轴X轴、直线 轴Y轴、直线轴Z轴以及旋转轴；其中X轴、Y轴、旋转轴驱动连接工件 加工工作台，工件加工工作台用于携带待加工的工件；激光头安装在Z轴上， 用于控制激光头在工件加工工作台上方的升降以及激光调焦；上位机与控制 器信号连接，所述控制器与所述X轴、Y轴、Z轴以及旋转轴信号连接；加 工步骤如下：

1)、结合所述加工机床的结构建立机床三维运动模型，将机床运动伺服 电机的角位移转化为机床直线轴的线位移和机床旋转轴的角位移，通过读取 伺服电机角位移量，获取三向机床直线轴和旋转轴的实时位置数据，从而得 到工件加工工作台的所在位置，生成加工机床坐标系；并获得加工工作点的 加工机床坐标值；

2)、通过调节加工机床坐标来移动工件加工工作台，将位于工件加工工 作台上的待加工工件移动到相应加工位置，加工指示灯辅助标记出加工工作 点位置；以及调节加工机床Z轴的升降完成激光调焦，从而保障激光出光的 焦点位于加工工件的表面；

3)、以此时加工机床的坐标为坐标原点，更新加工机床的坐标系；

4)、获取加工位置参数，生成激光加工位置坐标数据；

5)、以激光加工位置坐标数据生成用以控制四轴运动以及激光头的G代 码；

6)、控制器读取并执行G代码以获取激光加工坐标并且控制四轴运动； 并且读取实时加工机床的坐标，比较激光加工坐标与加工机床的坐标，当两 者一致时，控制器发出指令驱使激光头出光进行激光微织构加工。