[发明专利]激光辅助倍频快速刀具伺服车削功能表面的方法

说明书

激光辅助倍频快速刀具伺服车削功能表面的方法属于超精密车削加工技术领域。装置包括气动隔振平台、快速刀具伺服装置、快速刀具伺服移动部件、主轴系统、主轴移动系统和飞秒激光器。本发明公开的快速刀具伺服车削加工拓展了超精密车床的加工范围，提高一步制造金属基复杂阵列结构功能表面的制备效率。激光辅助刻蚀技术改善难加工金属材料的加工特性，形成了微纳米级表面结构的制备能力。刀具部分时间参与切削，其他时间与工件分离，分离时便于切削散热和切屑的排出。改善了刀具与已加工表面的摩擦状态，使表面质量进一步提高，同时大大降低了切削力；减少刀具磨损、延长刀具寿命：本发明可以实现难加工材料功能表面的切削。

技术领域

本发明属于超精密车削加工技术领域，特别是涉及到一种激光辅助倍频快速刀具伺服车削功能表面的方法。

背景技术

随着技术的发展，非共振型快速刀具伺服车削具有其特有的优势，其工作频率大约为300Hz～10KHz，工作行程为10μm～1000μm左右。快速刀具伺服车削加工是一种复合特种加工技术，它复合了传统超精密车削和振动加工的一种材料去除方式，在提高硬脆材料去除效率、减小切削力、提高加工精度和复杂阵列结构功能表面创成等方面具有显著优势。

激光束激光表面刻蚀技术是指利用高亮度、方向性强、高强度的高能脉冲激光束直接作用于材料，属于宏观非接触加工，该种激光可以通过调整激光功率、加工速度、加工间距等参数，在零件表面刻蚀出规则的微纳结构，改善材料表面润湿性能。根据脉冲宽度的不同，可分为纳秒、皮秒、飞秒激光。激光加工具有无工具磨损、适用范围广、灵活性高、加工材料的热影响区小等优势。

目前对将激光束激光表面刻蚀技术与振动车削相融合对硬脆材料进行功能表面切削的技术鲜有报道。因此现有技术当中亟需一种新型的技术方案来解决难加工材料功能表面制备的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光辅助倍频快速刀具伺服车削功能表面的方法用于解决现有技术中对硬脆材料加工过程中会产生崩碎，破裂，刀具磨损严重等技术问题。

激光辅助倍频快速刀具伺服车削功能表面的方法，利用激光辅助倍频快速刀具伺服车削功能表面装置，所述激光辅助倍频快速刀具伺服车削功能表面装置包括气动隔振平台、快速刀具伺服装置、快速刀具伺服移动部件、主轴系统、主轴移动系统和飞秒激光器，所述快速刀具伺服装置包括单晶金刚石刀具、快速刀具伺服装置主体、压电陶瓷叠堆和预紧螺栓；所述快速刀具伺服装置主体通过快速刀具伺服移动部件安装在气动隔振平台上部的一侧；所述压电陶瓷叠堆通过预紧螺栓在快速刀具伺服装置主体的刀具安装部分驱动单晶金刚石刀具振动；所述主轴系统通过主轴移动系统安装在气动隔振平台上部的另一侧，主轴系统包括主轴、主轴架和夹持工件的真空卡盘；所述飞秒激光器发出通过光纤与单晶金刚石刀具连接；所述单晶金刚石刀具通过飞秒激光器发射的激光在工件的表面进行车削；所述快速刀具伺服移动部件包括快速刀具伺服装置X方向移动系统、快速刀具伺服装置Z方向移动系统、快速刀具伺服装置Y方向固定部件和快速刀具伺服装置Y方向移动部件；所述快速刀具伺服装置X方向移动系统安装在气动隔振平台上部并沿X轴方向移动，快速刀具伺服装置X方向移动系统的上部与快速刀具伺服装置Z方向移动系统连接；所述快速刀具伺服装置Z方向移动系统沿Z轴方向移动；所述快速刀具伺服装置Y方向固定部件安装在快速刀具伺服装置Z方向移动系统的上部；所述快速刀具伺服装置Y方向移动部件与快速刀具伺服装置Y方向固定部件的侧部滑动连接，快速刀具伺服装置Y方向移动部件沿Y轴方向移动；所述主轴移动系统包括主轴X方向移动系统和主轴Z方向移动系统；所述主轴X方向移动系统安装在气动隔振平台的上部并沿X轴方向移动；所述主轴Z方向移动系统安装在主轴X方向移动系统的上部并沿Z轴方向移动；所述主轴架通过螺栓安装在主轴Z方向移动系统上，主轴架的中间设置有主轴；所述主轴的端部安装真空卡盘；包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：

步骤一：根据待加工工件的材质和尺寸，将预先编制的适应于具有表面微结构的功能表面的加工程序，输入到机床系统中；