[发明专利]一种激光辅助铣磨加工装置及方法

权利要求书

1.一种激光辅助铣磨加工装置，其特征在于，包括铣磨加工装置和集成在加工主轴外侧的激光辅助系统，所述铣磨加工装置的主轴上设置有转动连接在其上的光纤卷环单元，所述激光辅助系统连接在光纤卷环单元上，所述光纤卷环单元内置有光纤，所述光纤卷环单元能够绕主轴360°的旋转，所述激光辅助系统用于输出激光光斑，对铣磨加工装置进行机械加工前的进给方向上的被加工材料进行预设的激光处理。

2.根据权利要求1所述的激光辅助铣磨加工装置，其特征在于，所述激光辅助铣磨加工装置通过固定架可拆卸地连接在机床上。

3.根据权利要求1所述的激光辅助铣磨加工装置，其特征在于，所述铣磨加工装置包括机床主轴和与其相连的铣磨装置，所述光纤卷环单元的转动装置包括旋转电机和主动齿轮、从动齿轮，所述从动齿轮设置在光纤卷环单元的主体部上，所述机床主轴和旋转电机均设置在固定架上；

主动齿轮直接连接于旋转电机输出轴上，输出轴上有径向通孔，通过紧定螺丝将主动齿轮固定。

4.根据权利要求1所述的激光辅助铣磨加工装置，其特征在于，所述机床主轴的输出端设有刀柄，刀柄与可更换的铣磨装置相连，所述铣磨装置包括砂轮和铣刀，实现不同工况下的激光辅助铣削和磨削加工。

5.根据权利要求4所述的激光辅助铣磨加工装置，其特征在于，所述刀柄为超声刀柄，实现激光辅助超声铣磨加工。

6.根据权利要求1所述的激光辅助铣磨加工装置，其特征在于，光纤卷环单元外围从上到下分别放置有平面滚针轴承、从动齿轮、激光头保持架，最下方通过固定环连接固定于光纤卷环转子，所述的激光头保持架外端设有滑槽，滑块垫片在滑槽内移动，通过激光头固定环外侧的螺柱、滑块垫片与蝶形螺母圆翼对激光辅助系统的激光头进行定位夹紧；所述激光头能够基于激光头保持架进行预设位置和角度的调节。

7.根据权利要求1所述的激光辅助铣磨加工装置，其特征在于，所述光纤卷环单元由光纤卷环定子、光纤卷环转子、限位滑块、卷环、固定隔板组成，具体地，光纤卷环定子内部有一固定隔板，在固定隔板下方放置有卷环，所述卷环一端固定于光纤卷环定子外侧，一端固定于光纤卷环转子外侧并延伸至光纤卷环转子的最下方，光纤卷环转子位于光纤卷环定子上方内部，所述限位滑块位于光纤卷环转子的上部滑槽内。

8.根据权利要求6所述的激光辅助铣磨加工装置，其特征在于，激光头输出为连续激光或脉冲激光，脉冲激光的脉冲范围为50ps-1ms，其光斑形状通过光学系统控制。

9.一种权利要求1～8任一项激光辅助铣磨加工装置的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将工件通过夹具固定在工作台上，将激光辅助铣磨加工装置固定于数控机床上，调节铣磨装置相对于工件的位置关系，进行对刀；

步骤2、调整激光头在激光头保持架槽内的位置以及角度，然后通过蝶形螺母圆翼拧紧，再调节激光的能量以及光斑大小形状，使其聚焦在待加工工件的表面；

步骤3、开启主轴电源，带动铣磨装置进行高速旋转，选择已规划的加工轨迹；

步骤4、铣磨装置按照规划的加工轨迹运动，而其外侧的激光头通过旋转电机控制，保证激光头输出的光斑始终位于进给方向上砂轮或铣刀前方的一定距离处，实现激光辅助机械加工；

步骤5、加工结束后，关闭激光器，移动机床进行退刀，关闭机床，取下被加工零件。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，激光辅助机械加工包括激光和铣磨同步复合加工和异步辅助加工，同步复合加工时激光烧蚀会改变被加工材料的物理化学性质，异步激光先通过激光烧蚀在材料表面加工出不同形状的微结构，再进行机械铣磨加工。