[发明专利]一种用于自由曲面磨削的激光辅助磨削加工装置及方法

摘要

一种用于自由曲面磨削的激光辅助磨削加工装置及方法，属于超精密磨削加工技术领域，针对陶瓷基复合材料、硬质合金材料等难加工材料超精密磨削过程中磨削效率低、砂轮磨损严重等问题，使用中空式磨针设计，引入原位激光辅助技术，有效提高了超精密磨削加工精度及加工效率。同时，解决了其它外接激光头加工方式单一、有限的问题，能够有效地进行曲面、异形面、自由曲面的激光辅助磨削，大大提高了激光辅助磨削的应用范围。利用本发明所提出的一种用于自由曲面磨削的激光辅助磨削加工装置及方法能够实现陶瓷基复合材料、硬质合金材料等难加工材料的微小盘类、叶片类等零件的高精度磨削加工。

主权项

1.一种用于自由曲面磨削的激光辅助磨削加工装置，其特征是：包括机床床身主体(1)、激光主轴装置(2)、激光控制系统(3)以及计算机控制系统(4)，/n所述机床床身主体(1)包括大理石底座(11)、数控轴Y轴(12)、数控轴X轴(13)、数控轴Z轴(14)、C轴驱动电机(15)、C轴转台(16)、A轴转台(17)以及A轴驱动电机(18)，所述大理石底座(11)包括底板和设置在底板两侧的侧板，所述数控轴Y轴(12)设置在大理石底座(11)两侧板的顶部；所述数控轴X轴(13)的两端分别设置在数控轴Y轴(12)的顶部；所述数控轴Z轴(14)设置在数控轴X轴(13)上；所述A轴转台(17)与A轴驱动电机(18)连接，设置在大理石底座(11)上；所述C轴转台(16)与C轴驱动电机(15)连接，设置在A轴转台(17)上；/n所述激光主轴装置(2)包括光纤(21)、主轴固定架(22)、激光准直器(23)、聚焦镜片(24)、主轴伺服电机(25)、中空球形磨针(27)、四棱锥分束器(28)以及分束器固定架(29)，激光主轴装置(2)通过主轴固定架(22)设置在数控轴Z轴(14)上；所述光纤(21)一端与激光准直器(23)连接，另一端与激光控制系统(3)连接；所述激光准直器聚焦镜片(24)以及主轴伺服电机(25)顺次固定设置在主轴固定架(22)上，所述中空球形磨针(27)通过弹簧夹头装夹在主轴伺服电机(25)上，中空球形磨针(27)磨针孔方向为磨针的法向方向，并且与磨针杆成10度夹角，四个磨针孔(203)相互为90度角等间距分布于中空球形磨针(27)下端；所述四棱锥分束器(28)通过分束器固定架(29)固定设置在中空球形磨针(27)内部中空位置中心处，四棱锥分束器(28)的顶角为10度；/n所述激光控制系统(3)的激光器为IPG激光器；/n所述计算机控制系统(4)设置有加工程序和控制系统程序，分别与激光控制系统(3)和机床床身主体(1)通过信号线连接。/n