[发明专利]一种多激光组合多轴车铣复合机床及其加工方法

说明书

本发明提供一种多激光组合多轴车铣复合机床及其加工方法，包括机架，所述机架上分别设有第一激光加工区域、第二激光加工区域、X轴运动组件，所述第一激光加工区域包括第一激光加工组件和第一运动组件；第二激光加工区域包括第二激光加工组件和第二运动组件；所述X轴运动组件位于第一激光加工组件、第二激光加工组件下方。本发明组合纳秒、皮秒和飞秒激光器分别进行刀具粗、半精和精加工，通过多轴运动平台设计实现车铣复合加工，实现复杂型面刀具一次装夹加工成型，有效提高加工效率和加工质量，解决了一般激光加工无法实现复杂型面刀具加工,以及多次装夹造成的加工效率低、质量差等问题，对提高我国高端刀具制造水平具有重要意义。

技术领域

本发明属于激光加工设备技术领域，具体涉及一种多激光组合多轴车铣复合机床及其加工方法。

背景技术

随着3C电子、汽车、模具、航空航天等领域高速发展，典型难加工材料被广泛应用，对加工质量及加工效率的要求也不断提高。为满足关键领域材料的加工需求，切削刀具材料向超硬方向发展，刀具型面趋于复杂，对精度与质量要求更高。由于刀具本身材料的难加工特性，采用金刚石砂轮磨削等传统加工方法制造超硬刀具、复杂形状刀具尤为困难，制造成本高、加工效率低、加工工艺极其复杂。

激光加工具有无接触、高能量、加工灵活、热影响区小、无材料选择性等特点，成为国内外代替传统难加工材料加工方式的重要手段。激光加工装备水平是制约先进激光加工技术发展的关键。国外高端激光加工机床制造商GF、DMG MORI、C.B.Ferrari和EWAG等主要采用纳秒或皮秒单一激光进行激光铣削加工，而国内牧激机床主要采用单一激光进行车削加工。另外，专利201710958233.6公开了一种组合式多功能激光加工机床，将传统机械加工与激光加工方法集合在一台机床，主要用于材料的钻孔、切割、铣削加工，无法满足复杂型面刀具激光车铣复合等加工。目前国际上激光机床主要适用于激光切割、打孔和表面纹理加工，尚未有具有整体专用系统设计且满足复杂型面刀具粗、精加工以及车铣复合加工等应用刀具要求的激光机床。

针对复杂型面刀具的激光加工要求以及激光加工机床现状，亟需设计研制组合式激光加工机床，兼顾纳秒、皮秒和飞秒等不同特性激光的加工效率与加工质量，并通过运动轴设计进行车铣复合加工，实现一次装夹加工成型。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多激光组合多轴车铣复合机床及其加工方法，本发明组合纳秒、皮秒和飞秒激光器分别进行刀具粗、半精和精加工，通过多轴运动平台设计实现车铣复合加工，实现复杂型面刀具一次装夹加工成型，有效提高加工效率和加工质量，解决了一般激光加工无法实现复杂型面刀具加工。

本发明的技术方案为：

一种多激光组合多轴车铣复合机床，包括机架，其特征在于，所述机架上分别设有第一激光加工区域、第二激光加工区域、X轴运动组件，所述第一激光加工区域包括第一激光加工组件和第一运动组件，所述第一激光加工组件与第一运动组件配合连接；第二激光加工区域包括第二激光加工组件和第二运动组件，所述第二激光加工组件与第二运动组件配合连接；所述X轴运动组件位于第一激光加工组件、第二激光加工组件下方。

进一步的，所述X轴运动组件的最大直线移动范围为1500mm，最高定位精度为0.1μm。

进一步的，所述X轴运动组件上设有中心转台和刀柄，所述刀柄夹持在中心转台的中间区域；所述中心转台内设有马达。所述刀柄用于装夹刀具，所述马达可驱动中心转台旋转。

进一步的，所述马达驱动中心转台沿A轴、C轴进行高速旋转；所述A轴为与X轴运动组件平行的轴，所述C轴为与X轴运动组件垂直的轴。

进一步的，所述中心转台沿A轴的转动范围为-140°-140°，所述中心转台沿C轴的转动范围为0°-360°，最高旋转定位精度均为0.001°。