[发明专利]激光与多频段振动磨抛同轴复合加工系统及加工方法

权利要求书

1.一种激光与多频段振动磨抛同轴复合加工系统，其特征在于包括：

磨抛单元，包括中空磨抛工具，所述中空磨抛工具至少用于对工件进行磨抛加工，所述中空磨抛工具能够绕自身轴线旋转，且能够沿一三维坐标系的z轴移动，所述z轴与中空磨抛工具的轴线平行；

激光加工单元，至少用于以激光对所述工件进行加工，所述激光从所述中空磨抛工具内腔中通过，并与所述中空磨抛工具同轴设置，且所述激光能够在所述中空磨抛工具用于与所述工件接触的面上聚焦，以及，所述激光至少能够沿所述z轴方向独立于所述中空磨抛工具自由移动，以调节离焦量；

切削液供给单元，至少用于提供切削液以在所述工件的加工区域外围形成稳定动态液流，所述切削液流从所述中空磨抛工具内腔中通过，并围绕所述激光设置；

振动发生单元，至少用于驱使所述中空磨抛工具与工件中的至少一者发生振动；

运动发生单元，至少用于驱使所述中空磨抛工具与工件在所述三维坐标系内沿x轴和/或y轴相对运动；

控制单元，至少与所述磨抛单元的驱动装置、激光加工单元的控制模块、振动发生单元及运动发生单元连接，并至少用于调控所述磨抛单元的驱动装置、激光加工单元、振动发生单元和运动发生单元的工作状态。

2.根据权利要求1所述的激光与多频段振动磨抛同轴复合加工系统，其特征在于，所述中空磨抛工具包括：

同轴设置的主轴和磨削工具头，所述磨削工具头固定设置在主轴的第一端，所述磨削工具头与主轴内部均具有中空的内腔，所述磨削工具头与主轴内部的内腔同轴设置且相互连通而形成可供激光和切削液传输的传输通道，所述主轴上形成有与所述传输通道连通的入口，所述磨削工具头上形成有与所述传输通道连通的出口；

优选的，所述磨抛单元还包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一驱动装置、第二驱动装置分别与所述中空磨抛工具传动连接，所述第一驱动装置用于驱使所述中空磨抛工具沿一三维坐标系的z轴移动，所述第二驱动装置用于驱使所述中空磨抛工具绕自身轴线旋转；

优选的，所述第二驱动装置与所述主轴传动连接并驱使所述主轴以自身轴线为轴旋转；

优选的，所述传输通道包括可供激光传输的激光传输通道和可供切削液传输的切削液流通道，所述切削液流通道围绕所述激光传输通道设置；

优选的，所述中空磨抛工具还包括：主轴外壳，至少所述主轴的一部分被封装在所述主轴外壳内，所述主轴的第一端自所述主轴外壳内伸出并与所述磨削工具头固定连接，所述第二驱动装置设置在所述主轴外壳与主轴之间，所述主轴与所述主轴外壳之间还设置与轴承，并经所述轴承转动配合。

3.根据权利要求2所述的激光与多频段振动磨抛同轴复合加工系统，其特征在于：所述激光加工单元包括激光器和光路组件，所述激光器用于提供对所述工件进行加工的激光，所述光路组件设置在所述激光的光路上，并至少用于将所述激光传输至中空磨抛工具内部的传输通道内；

优选的，所述光路组件包括依次设置在所述激光的光路上的整形器、扩束器、反射镜和缩束器，其中，所述缩束器设置所述中空磨抛工具上，且对应于所述传输通道连通的入口处；

优选的，所述传输通道的入口设置在所述主轴的第二端。

4.根据权利要求3所述的激光与多频段振动磨抛同轴复合加工系统，其特征在于，所述激光加工单元还包括透镜组件和透镜组件运动装置，

所述透镜组件设置在所述传输通道内，且所述透镜组件设置在所述激光的光路上，并至少用于将激光聚焦在所述中空磨抛工具与工件接触的面上，

所述透镜组件运动装置与所述透镜组件传动配合，且所述透镜组件运动装置的部分设置在所述传输通道外部，所述透镜组件运动装置至少用于驱使透镜组件沿所述z轴方向独立于所述中空磨抛工具自由移动，以调节离焦量；

优选的，所述透镜组件设置在所述磨削工具头的内腔中。