[发明专利]一种斜锥圆台的等速椭圆轨迹激光精密加工方法

摘要

本发明提供了一种斜锥圆台的等速椭圆轨迹激光精密加工方法，包括(1)将斜锥圆台工件由仿形夹具装夹在旋转台上；(2)将加工头安装于斜锥圆台的表面上方，所述加工头具有两个运动自由度；(3)控制加工头从椭圆圆锥曲线的初始位置A点开始，以顺时针方向，沿Wx方向以VX速度移动，沿Wz方向以VZ速度移动，且斜锥圆台工件绕正圆锥体中心轴线以角速度W(t)转动；同时输出激光束开始激光加工，所述激光加工是基于聚焦激光束在工件表面作直写运动的任意一种工艺技术。本发明中激光加工头的运动规划十分简便，同时本发明将复杂的匀速圆锥曲线运动轨迹规划转化为单一旋转台转速的精确变速运动规划，可以获得精确的加工轨迹和稳定的加工工艺质量。

主权项

一种斜锥圆台的等速椭圆轨迹激光精密加工方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将斜锥圆台工件由仿形夹具装夹在旋转台上，所述斜锥圆台工件待加工的轮廓曲线为一正圆锥体被平面π截取的椭圆圆锥曲线；要求所述旋转台的回转中心轴线与所述正圆锥体的中心轴线重合；标记所述椭圆圆锥曲线在与正圆锥体中心轴线垂直的方向上最高点为A点、最低点为B点；(2)将加工头安装于斜锥圆台的表面上方，要求使得加工头输出的激光束与正圆锥体的母线垂直或保持一特定偏角，且激光束聚焦在斜锥圆台工件表面或保持一特定离焦量；所述加工头具有两个运动自由度，运动的方向分别为Wx和Wz，Wx与正圆锥体中心轴线平行，Wz与正圆锥体中心轴线垂直；(3)控制加工头从椭圆圆锥曲线的初始位置A点开始，以顺时针方向，沿Wx方向以VX速度移动，沿Wz方向以VZ速度移动，且斜锥圆台工件绕正圆锥体中心轴线以角速度W(t)转动；同时输出激光束开始激光加工，所述激光加工是基于聚焦激光束在工件表面作直写运动的任意一种工艺技术；其中：VX＝V0cosαsinγ；VZ＝V0sinαsinγ；在椭圆圆锥曲线上沿顺时针方向从A点到B点这段，W(t)=V0cosγR0-V0sinαsinγ·t;]]>在椭圆圆锥曲线上沿顺时针方向从B点到A点这段，W(t)=V0cosγR0.5+V0sinαsinγ·(t-T);]]>上述各式中，γ为平面π与正圆锥体底面的夹角，α为正圆锥体中心轴线与正圆锥体的母线之间的夹角；V0为预先设计的定值，即激光聚焦光斑在斜锥圆台表面沿着椭圆圆锥曲线匀速行进的速度大小；T为在椭圆圆锥曲线上沿顺时针方向从A点到B点这段的加工时间，R0和R0.5分别为A、B两点到正圆锥体中心轴线的距离；R0.5＝A0cosγ‑R0；A0为椭圆圆锥曲线的长轴距离。