[发明专利]一种电感耦合激光辅助铣削加工装置及方法

权利要求书

1.一种电感耦合激光辅助铣削加工方法，采用一种电感耦合激光辅助铣削加工装置，包括铣床主体、激光辅助加热装置、电磁感应加热装置以及计算机控制系统（1），所述铣床主体包括底座（15）、数控轴X轴（14）、数控轴Y轴（13）、数控轴Z轴（2）、主轴（4）、铣刀（11）以及工件（12），所述底座（15）上部设置有数控轴X轴（14），所述数控轴Y轴（13）设置在数控轴X轴（14）上，所述工件（12）设置在数控轴Y轴（13）上，所述数控轴Z轴（2）设置在底座（15）的顶部，所述主轴（4）设置在数控轴Z轴（2）上，所述铣刀（11）设置在主轴（4）上；

所述激光辅助加热装置包括激光准直器固定调整装置（3）、激光准直器（6）、激光控制系统（8）以及光纤（7），激光准直器固定调整装置（3）设置在主轴（4）上，所述激光准直器（6）设置在激光准直器固定调整装置（3）上，所述激光控制系统（8）通过光纤（7）与激光准直器（6）连接；

所述电磁感应加热装置包括电磁感应主机（16）、线圈固定调整装置（5）、感应线圈（10）以及线圈架（9），所述线圈固定调整装置（5）设置在主轴（4）上激光准直器固定调整装置（3）的下部，所述线圈架（9）设置在线圈固定调整装置（5）上，所述感应线圈（10）水平设置在线圈架（9）底部，且感应线圈（10）的中心与主轴（4）轴向重合，所述电磁感应主机（16）与感应线圈（10）电性连接；

所述计算机控制系统（1）设置有加工程序和控制系统程序，通过信号线分别与激光控制系统（8）、电磁感应主机（16）以及铣床主体连接；

其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、根据待加工工件（12）的材料属性，使用有限元仿真软件进行温度场仿真，记录激光参数、主轴转速、进给量以及背吃刀量对工件热影响区的影响，根据记录的热影响区范围选择激光功率、激光波长以及脉冲宽度和电磁感应主机输出电流，制定电感耦合激光辅助铣削的切削参数；

步骤二、将待加工工件（12）进行超声波清洗并烘干，安装固定到数控轴Y轴（13）的工作台上，把激光准直器固定调整装置（3）、线圈固定调整装置（5）固定在主轴上，调节激光准直器（6），使激光头输出的激光光斑位于工件（12）待加工区域；调节感应线圈（10）与工件（12）距离；

步骤三：打开计算机控制系统（1）控制数控轴X轴（14）、数控轴Y轴（13）以及数控轴Z轴（2），进行机床回零并对刀，通过激光控制系统（8）设置激光功率、激光波长以及脉冲宽度各项激光参数，打开激光器，将激光光束照射在工件（12）表面待加工区域；开启电磁感应主机（16），设置输出电流、电磁感应频率，感应线圈（10）在工件（12）上的固定加热区域为圆形，圆心与主轴（4）重合；

步骤四：打开计算机控制系统（1）中的加工程序，进行电感耦合激光辅助铣削加工；

步骤五：加工完成后，通过计算机控制系统控制关闭激光控制系统（8）和电磁感应主机（16），关闭主轴（4）伺服电机，数控轴X轴（14）、数控轴Y轴（13）、数控轴Z轴（2）归零；

至此，一种电感耦合激光辅助铣削加工方法完成。

2.根据权利要求1所述的一种电感耦合激光辅助铣削加工方法，其特征是：所述步骤三中激光器工作过程为，由计算机控制系统（1）对激光控制系统（8）发射命令，激光器发射出的激光束通过光纤（7）传导到激光准直器（6）中，经激光准直器（6）扩束准直后，照射到待加工工件（12）表面。

3.根据权利要求1所述的一种电感耦合激光辅助铣削加工方法，其特征是：所述步骤三中电磁感应主机（16）接收计算机控制系统（1）的指令，产生电流使感应线圈（10）发热。

4.根据权利要求1所述的一种电感耦合激光辅助铣削加工方法，其特征是：所述步骤三中激光控制系统（8）的激光功率、激光波长以及脉冲宽度的设置通过步骤一的温度场仿真获得。