[发明专利]一种激光加工装置及方法

说明书

本发明公开了一种激光加工装置，包括机械加工平台、反馈模块、激光加工模块、路径模拟模块和数控编码模块；所述路径模拟模块用于根据原始工件模型和目标工件模型模拟加工路径；所述数控编码模块用于将所述模拟加工路径转换为数控编码程序；所述反馈模块用于计算加工后工件和目标工件的误差，当误差大于等于误差阈值，所述路径模拟模块重新确定模拟加工路径，直至所述误差小于误差阈值。本发明提供的一种激光加工装置及方法，通过编程实现激光加工模块和机械加工平台的联动运作，同时结合路径模拟模块、在线观测模块和反馈模块，实现加工过程中对激光光斑在空间位置、时间和能量上的灵活转变。

技术领域

本发明属于激光加工领域，尤其涉及一种激光加工装置及方法。

背景技术

激光加工是基于光热效应实现材料去除的一种新型加工方法，针对传统难加工材料来说，激光加工具有无接触、高能量、加工灵活、无材料选择性等优势，逐渐成为难加工材料的重要加工手段。激光加工是将光束的能量透过折射聚焦后照射到材料表面，通过聚焦后的高能量来去除、熔化或改变物体表面性能。聚焦后的激光通常呈现高斯分布的光斑，与材料的作用面类似一个半圆球形，从而在加工面上形成一个圆形凹坑。通过内部光路改变移动光斑或者加工材料机械运动形成光斑与材料的相对运动，使单个光斑的凹坑连续形成线或者面来实现材料的加工。

用传统机械加工来类比，激光加工中的光斑就是机械加工中的刀具；通过激光光斑与材料的接触来形成去除加工。相比机械加工，激光加工的刀具可以更小，达到微米级别实现更精细的加工；也可以聚焦更高的能量形成更硬的刀具来加工传统刀具难以切割的物体、同时无刀具磨损等需要更换耗材的问题。激光作为刀具可以说是具有很大的优势。

但是激光加工也有很大的局限性：机械加工中使用编程就可以实现刀具和工件的相对运动，在同一程序中可以完成多种刀具的调用、加工速度等加工参数的改变，因此机械加工通常可以一个程序完成零部件的所有加工步骤。而激光加工中激光光斑的大小是由聚焦镜的选择而确定的，无法实时更换，激光光斑的运动路径也是由光学系统内部器件改变来改变的，激光光斑的聚焦通常只能垂直于聚焦镜，形成二维加工；如果需要加工曲面或者带有角度的面就需要通过机械轴的配合来进行加工。目前的激光加工设备基本都没有实现机械与光学系统灵活联动的加工。而且与机械加工刀具去除不同，同样能量的激光参数对材料的去除率是不一样的，这就导致激光对材料的实际去除量与激光光斑大小路径参数设定并不能完全相符，导致在实际加工中，每一种材料每一个零部件都需要通过大量的工艺试验来确定激光的去除量。综上，要将激光真正作为一把刀来运用，就需要让激光具备刀具的灵活性，可以对任意材料任意形状的加工都做到灵活精准。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本发明的目在于提供一种激光加工装置及方法，通过编程实现激光加工模块和机械加工平台的联动运作，同时结合路径模拟模块、在线观测模块和反馈模块，实现加工过程中对激光光斑在空间位置、时间和能量上的灵活转变。

为了实现上述目的，本发明提出了如下技术方案：一种激光加工方法，包括如下步骤：

S01：将工件装载在机械加工平台上，获取原始工件模型和目标工件模型并传输至路径模拟模块；

S02：所述路径模拟模块经过计算模拟得出模拟加工路径，并传输至数控编码模块；

S03：所述数控编码模块将所述模拟加工路径转换为数控编码程序，并传输至激光加工模块和机械加工平台；所述数控编码程序用于同时控制激光加工模块的运行和机械加工平台的运行；

S04：所述激光加工模块和机械加工平台根据所述数控编码程序联动运作，对工件进行加工；

S05：反馈模块计算加工后工件模型和目标工件模型的误差；

S06：若误差小于误差阈值，则保留所述模拟加工路径和数控编码程序；若误差大于等于误差阈值，则所述路径模拟模块重新确定模拟加工路径，返回步骤S03；