[发明专利]一种激光与超声复合式钻孔加工系统及其加工方法

摘要

本发明涉及一种在硬脆材料上钻孔的加工领域，尤指一种保护硬脆材料、高速加工且定位精准的一种激光与超声复合式钻孔加工系统及其加工方法，主要包括激光加工系统、超声加工系统、精密旋转定位机构和轴心找正系统，激光加工系统与超声加工系统通过安装在精密旋转定位机构上以调控定位，轴心找正系统主要包括定位面板、锁紧结构、重心传感器、距离传感器、定向调整结构、运动调节底座和驱动控制装置，定位面板为装载待加工工件的薄块状支撑面板；本发明的复合式钻孔方法可实现高速、高精度的硬脆工件加工质量；所采用的激光加工系统及超声加工系统通过复合加工的加工程序，既可提前预孔又可高速进行，在保护工件质量的同时提高表面加工精度。

主权项

一种激光与超声复合式钻孔加工系统，其特征在于，所述的加工系统主要包括激光加工系统、超声加工系统、精密旋转定位机构和轴心找正系统，激光加工系统与超声加工系统通过安装在精密旋转定位机构上以调控定位；所述激光加工系统主要包括支撑顶部、激光部件安装座、激光工作部件、激光激发器和激光调控终端，所述激光部件安装座固定安装在支撑顶部之下，内部为安装激光工作部件的屏蔽式工作腔体，所述的激光工作部件主要由通过定位调节结构定位的第一聚光透镜、第二聚光透镜、正反射镜、副反射镜、激光打孔输出头组成形成光束发射调节组件，其中第一聚光透镜与激光激发器的光束输出端平行设置，正反射镜与第一聚光透镜为角度可调的对向邻近关系，第二聚光透镜可拆卸式水平设置在正反射镜下方，副反射镜可拆卸式平行设置在正反射镜的偏下方；所述的超声加工系统主要由超声部件安装座、超声信号无线传输装置、超声加工部件、定向发声器和超声调控终端，所述超声加工部件主要由加工主轴、超声波刀柄、超声波发生器、超声换能器和距离传感器组成，加工主轴与超声波刀柄轴套传动连接为一体后通过超声波发生器、超声换能器、距离传感器驱动控制超声波发射和调节；所述定向发声器以超声波为载波从而放大超声波能量；所述超声信号无线传输装置通过无线通信协议实现传输，为超声加工系统各部件之间通过无线信号进行信息关联的信号传输与调制中心；所述的轴心找正系统主要包括定位面板、锁紧结构、重力传感器、距离传感器、定向调整结构、运动调节底座和驱动控制装置，定位面板为装载待加工工件的薄块状支撑面板，并通过锁紧结构锁定装载，同时重力传感器、距离传感器、定向调整结构安装在定位面板下方以感应并调整待加工工件的定位，运动调节底座为控制整体轴心找正系统位移的支撑底座，通过调节工件定位从而配合激光加工系统或超声加工系统对准工件轴心或其他待钻孔处中心以进行钻孔加工；所述精密旋转定位机构主要由支撑主体、旋转工作台、夹紧部件、动力导向装置和驱动控制装置组成，其中的支撑主体为支撑旋转工作台的重型立方体，旋转工作台通过中心轴轴向活动安装在支撑主体的上方，同时旋转工作台在其相邻的两个侧面上安装夹紧部件，夹紧部件包括装夹激光加工系统的纵向夹紧件与装夹超声加工系统的侧向夹紧件；驱动控制装置与动力导向装置电性驱动连接，动力导向装置安装在支撑主体内部并与旋转工作台传动连接以形成旋转工作台的运动导向，主要由定位传感器、止挡器、旋转动力轴和回转固定座组成，回转固定座为环状体，与定位传感器、旋转动力轴轴向活动组装为一体，止挡器活动安装在回转固定座上，运动时从回转固定座延伸至旋转动力轴处。