[发明专利]一种大曲率曲面激光加工成型方法

说明书

本发明提供一种大曲率曲面激光加工成型方法，包括以下步骤：根据待加工刀具形状尺寸以及最终刀具形貌和精度需求，编写激光加工程序,对激光加工路径进行模拟；将待加工刀具装夹到激光机床上的中心转台，并采用探针对待加工刀具进行定位；启动激光加工程序，通过激光振镜模块光学轴与机床机械运动轴间五轴联动的方式，进行刀具三维大曲率曲线一次激光加工成型。本发明提供的方法能够实现大曲率曲面的一次加工成型，避免了传统加工方式的拼接加工成型，极大简化大曲率曲面激光加工轨迹，能显著提高加工效率和加工精度。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种大曲率曲面激光加工成型方法。

背景技术

为满足航空航天、3C电子等关键领域对所用难加工材料的高效高质量加工需求，刀具型面趋于复杂，同时对刀具精度和质量的要求也越来越高。采用磨削、电火花加工等传统方法制造高性能刀具工艺及其复杂、加工效率低、制造成本大大提高，已经很难满足高性能刀具的制造需求。

由于激光加工具有无接触、加工灵活、无材料选择性等特点，在制造复杂型面刀具具有极大的潜力。然而，目前国内外激光加工机床只能实现二维大曲率曲线的一次激光加工成型，而对于三维大曲率线只能通过小曲率曲线拼接激光成型的方法进行加工，造成了大曲率曲面激光加工的加工轨迹复杂、加工效率低且加工精度差的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足导致的上述问题，本发明提供了一种大曲率曲面激光加工成型方法，用于复杂型面刀具大曲率曲面的高效高精度激光成型加工。该方法通过三维振镜光学轴和机械运动轴的五轴联动，实现大曲率曲线一次激光加工成型。

本发明的技术方案为：

一种大曲率曲面激光加工成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.根据待加工刀具形状尺寸以及最终刀具形貌和精度需求，编写激光加工程序,对激光加工路径进行模拟；

S2.将待加工刀具装夹到激光机床上的中心转台，并采用探针对待加工刀具进行定位；

S3.启动激光加工程序，通过激光振镜模块光学轴与机床机械运动轴间五轴联动的方式，进行刀具三维大曲率曲线一次激光加工成型；

S4.根据步骤S1中的激光加工程序中的激光加工路径，重复步骤S3，进行刀具大曲率曲面激光加工，表面粗糙度Ra0.02-0.5μm，加工精度1-15μm；

S5.根据刀具形状设计，重复步骤S3和S4，对刀具不同部位的大曲率曲面进行激光加工。

进一步的，S1中所述激光为纳秒激光、皮秒激光或者飞秒激光中的任一种。

进一步的，S1中所述刀具材料包括硬质合金刀具、陶瓷刀具、涂层刀具和超硬材料刀具中的任一种，但不限于此。

进一步的，S2中所述激光机床具有五个机械运动轴，包括具有X、Y和Z直线轴，以及中心转台的A旋转轴和C旋转轴，X、Y和Z直线轴的移动范围分别为800，500和600mm， 所述A旋转轴旋转角度范围为±140°,所述A旋转轴旋转角度范围为0-360°。

进一步的，S3中所述振镜模块具有三维直线光学轴U、V、W，移动范围分别为50，50和15mm。

进一步的，S3中所述的五轴联动中的五轴是由光学轴U、V、W中的任意2-3轴与机械运动轴X、Y、Z、A和C轴中的任意2-3轴组合形成的。

进一步的，S3中所述的五轴联动需分别对光学轴联动和机械轴联动进行控制，并通过路径预设辅助，进行光学轴和机械轴的控制切换。