[发明专利]一种多轴运动配合激光聚焦刻印的方法

说明书

本发明提供了一种多轴运动配合激光聚焦刻印的方法，装置包括：五轴数控平台，配置于所述五轴数控平台上的激光刻印系统与PC工控机，所述PC工控机的WINDOS操作系统安装有CAM软件；所述激光聚焦刻印的方法包括以下步骤：S1步骤，五轴数控平台能够通过自主开发的高精度数控系统控制实现对放置工件的工作台与激光刻印系统的联动数控变位，S2步骤，所述S1步骤的联动数控变位是依照工件表面特性，激光刻印系统特性以及五轴数控平台的驱控范围条件为要素进行自动聚焦补偿，实现激光刻印过程中，激光焦点实时保持在±0.01mm范围内，并对被加工面与激光能量轴的入射角法线保持在反向夹角120°。通过本发明的公开，使得激光刻印高效稳定，精准可控，减少了加工耗时。

技术领域

本发明涉及激光刻印技术领域，更具体涉及一种多轴运动配合激光聚焦刻印的方法。

背景技术

目前的现代化生产中，激光加工制造科学与技术，是利用聚焦高能激光束进行高性能金属零部件特种加工、高性能材料制备及高性能零部件直接成形制造的一门新兴的多科学交叉工程科学技术，是先进制造技术的重要组成部分，是该学科领域中的国际前沿研究方向。

激光加工是利用光束经过聚焦镜后的聚焦光斑(即“光刀”)进行零件加工。激光加工无需工具，光束经聚焦镜聚焦后，能量高度集中，作为光刀对材料进行如打孔、切割、焊接、复杂曲面刻蚀、超精细未加工等，其加工速度快，表面变形小，可加工材料范围广泛。

激光焦点是保证激光能量有效和稳定的决定性条件，激光焦点距离的变化会使光聚焦时的斑点产生大小的变化，同时影响照射光能量的强弱，聚焦系统的好坏直接影响着成形件的质量。

现有技术中，激光刻印采用三轴调节对工件的二维表面进行对焦，而面对复杂的工件表面时，无法实现高效率的聚焦是影响工件加工的最大因素，不仅降低了工件加工的速度同时无法满足工件表面的加工质量精度要求。

有鉴于此，有必要对现有技术中激光聚焦方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种多轴运动配合激光聚焦刻印的方法，采用了双重嵌入式自动对焦补偿的设计，Z轴可以驱动激光刻印系统自动变焦±20mm，可以独立完成焦距范围内、单个振镜幅面范围的刻印工作；相对加工范围的扩大，同时也实现了二次自动聚焦补偿，配合激光头多维度的自动聚焦。

为实现上述目的，本发明提供了一种多轴运动配合激光聚焦刻印的方法，装置包括：五轴数控平台，配置于所述五轴数控平台上的激光刻印系统与PC工控机，所述PC工控机的WINDOS操作系统安装有CAM软件；

所述激光聚焦刻印的方法包括以下步骤：

S1步骤，所述五轴数控平台能够通过自主开发的高精度数控系统控制实现对放置工件的工作台与激光刻印系统的联动数控变位，

S2步骤，所述S1步骤的联动数控变位是依照工件表面特性，激光刻印系统特性以及五轴数控平台的驱控范围条件为要素进行自动聚焦补偿，实现激光刻印过程中，激光焦点实时保持在±0.01mm范围内，并对被加工面与激光能量轴的入射角法线保持在反向夹角120°。

作为本发明的进一步改进，所述CAM软件具有自动聚焦算法功能，能够根据硬件和辅助软件的特性为依据，做出需求的计算，生成能够满足自动聚焦的五轴驱控程序。

作为本发明的进一步改进，所述激光刻印系统设置于所述五轴数控平台的Z轴上，且通过Z轴调节实现自动变焦±20mm。

作为本发明的进一步改进，所述S1步骤中的联动数控变位包括由所述五轴数控平台对放置工件的工作台进行AC轴的变位，以及由所述五轴数控平台对激光刻印系统进行XY两轴的变位。

作为本发明的进一步改进，所述激光刻印系统配置有长度测量用激光指示器，实现对焦距的测量。