[发明专利]激光和机械组合加工碳纤维复合材料的方法

摘要

本发明激光和机械组合加工碳纤维复合材料的方法属于激光与机械加工技术，具体涉及一种采用激光与机械切削组合加工碳纤维复合材料的方法。该方法使用激光发生器作为激光源，选定加工参数实现单次扫描切深最大。其中包括功率、聚焦位置、单次扫描速度、扫描次数，经一次或多次扫描，对碳纤维复合材料样件进行所需几何特征的粗加工，完成大部分材料的高效去除；进一步通过机械加工方式一次去除激光加工产生的热影响区及粗加工余量，最终完成碳纤维复合材料样件所需大尺寸几何特征的高质高效加工。该方法有效地降低机械加工量，降低了由于复合材料特性本身决定的不可避免的刀具磨损、加工损伤，减少了加工粉尘，提高加工效率，降低刀具成本。

主权项

激光切削与机械组合加工碳纤维复合材料的方法，其特征在于，该方法使用激光发生器（5）作为激光源，选定加工参数实现单次扫描切深最大，其中包括功率、聚焦位置、单次扫描速度、扫描次数，经一次或多次扫描，对碳纤维复合材料样件（11）进行所需几何特征的粗加工，完成大部分材料的高效去除；进一步通过机械加工方式一次去除激光加工产生的热影响区（15）及粗加工余量（14），最终完成碳纤维复合材料样件（11）所需大尺寸几何特征的高质高效加工，具体步骤如下：第一步将激光发生器（5）、导光系统（2）安装于激光器夹具（3）上，激光器夹具（3）安装在机床激光主轴（4）上，激光发生器（5）和导光系统（2）与控制柜（8）相连；第二步启动控制柜（8）与计算机系统（9），将碳纤维复合材料样件（11）通过夹具（10）置于五轴综合实验机床工作台（12）上，采用加工中激光轴线与曲面法线方向始终重合的切削方式，保证单次扫描去除量最大；第三步打开激光发生器（5），计算机系统（9）根据碳纤维复合材料样件（11）的材料特性及加工尺寸，选配焦点位置、功率、扫描速度参数；调用加工代码，激光由导光系统（2）的反射镜及透镜装置进行聚焦，启动除尘装置（1），按预先规划好的扫描路径，经一次或多次扫描切削，快速完成碳纤维复合材料样件（11）粗加工；第四步启动机械主轴（7），计算机系统（9）根据激光加工热影响区（15）尺寸及粗加工余量（14），确定精加工工艺参数，调用加工代码，启动除尘装置（1），一次完成激光粗加工余量（14）及热影响区（15）的去除，完成所需几何特征的加工。