[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

权利要求书

1.一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。

2.根据权利要求1所述的一种激光与超声复合式钻孔加工系统，其特征在于，所述的旋转工作台为块状外形的旋转台，旋转工作台的其中一侧面从侧向固定安装侧向夹紧件，另一侧面安装有横向延展板，横向延展板下方固定连接纵向夹紧件。

3.根据权利要求1所述的一种激光与超声复合式钻孔加工系统，其特征在于，所述的侧向夹紧件成型为侧向开槽的块状装夹件，从侧方位处开设有夹持槽，夹持槽槽型与超声加工系统的超声部件安装座形状匹配，超声部件安装座嵌套安装在夹持槽内；所述的纵向夹紧件成型为底面开槽的竖直支承式装夹件，从底面处设置有钳状抓紧夹具，通过抓紧力夹持激光加工系统的支撑顶部。

4.根据权利要求1所述的一种激光与超声复合式钻孔加工系统，其特征在于，所述精密旋转定位机构的驱动控制装置主要包括运动控制模块、信号收发模块、信息交换模块、定位传感模块、测量反馈模块和校准补偿模块，其中运动控制模块输出运动执行信号，信息交换模块对模块之间的信号信息进行交互传递并协调处理，信号收发模块实时接收运动状态信号并发送控制处理信号，定位传感模块与测量反馈模块输入/输出运动的定位及定位误差以实时监控定位有效性，并通过校准补偿模块根据误差偏差进行偏差补偿从而校准运动精确性。

5.根据权利要求1所述的一种激光与超声复合式钻孔加工系统，其特征在于，所述激光加工系统的支撑顶部表面设置有与纵向夹紧件的钳状抓紧夹具形状匹配的下凹沟槽，钳状抓紧夹具嵌入式夹持在下凹沟槽处。

6.根据权利要求1所述的一种激光与超声复合式钻孔加工系统，其特征在于，所述的止挡器为止转环或者块状止挡工具，当采用止转环时，止转环与旋转动力轴活动轴套连接，当采用块状止挡工具时，块状止挡工具活动安装在旋转动力轴旁侧，所述止挡器与旋转动力轴的接触面设置有防磨损软垫。