[发明专利]用于激光车削和磨削复合加工的强聚焦光学系统及加工方法

摘要

本发明提供的是一种用于激光车削和磨削复合加工的强聚焦光学系统及加工方法。包括准直系统和聚焦系统，其特征是所述准直系统由三个球面镜构成，所述聚焦系统是由三个球面镜构成的圆形光斑聚焦系统或者是由一个柱面镜和两个球面镜构成的线型光斑聚焦系统。将激光器发射出的单束激光经过强聚焦光学系统聚焦成圆形光斑照射到旋转的工件表面上，工件按照规定的转速旋转，激光束沿轴向按照规定的速度扫描，激光束的光能转化成热能，工件上焦点区域材料被熔化、气化、抛出，车削加工出轴类零件。为提高加工速度、加工精度和表面质量，将激光器发射出的单束脉冲激光聚焦形式转换成线型光斑照射到已车削工件表面上，实现激光超薄磨削加工。

主权项

一种利用用于激光车削和磨削复合加工的强聚焦光学系统的加工方法，用于激光车削和磨削复合加工的强聚焦光学系统包括准直系统和聚焦系统，所述准直系统由三个球面镜构成，所述聚焦系统是由三个球面镜构成的圆形光斑聚焦系统或者是由一个柱面镜和两个球面镜构成的线型光斑聚焦系统；其特征是：将激光器发射出的单束激光经过用于激光车削和磨削复合加工的强聚焦光学系统聚焦成圆形光斑照射到旋转的工件表面上，工件按照设定转速旋转，激光束沿工件轴向按照设定的速度扫描，激光束的光能转化成热能，工件上焦点区域材料被熔化、气化、抛出，车削加工出轴类零件；在加工过程中检测工件表面的几何形状与设计要求之间的差异，具体包括：将楔形参考板和工件沿激光传播方向留有距离，在垂直入射光方向上，楔形参考板与工件边缘构成间距为d的单缝，在激光加工光路中放置一块平晶或半反半透镜将部分激光反射，当反射激光光线传播到工件边缘与楔形参考板的位置时，将发生衍射，衍射条纹宽度与工件边缘与楔形参考板之间的垂直距离成反比，再经过焦距为f的透镜后，在接收板上观察间距为x的条纹，通过接收板观察条纹间距x的变化Δx，检测出工件表面的平整度。