[发明专利]可变轴多激光车削-多轴CNC铣削复合加工方法及系统

说明书

本发明公开了一种可变轴多激光车削‑多轴CNC铣削复合加工方法，其包括：利用至少一激光束至少对工件表层的难加工材料进行物理和/或化学改性和/或激光微细去除改形和/或去除加工；以及，利用CNC多轴铣削方式加工工件，所述的多轴为四轴以上。本发明还公开了一种可变轴多激光车削‑多轴CNC铣削复合加工系统，其包括激光车削单元、CNC铣削单元及计算机控制单元等。藉由本发明可以针对硬脆性难加工材料、难切削材料以及其它极端性能材料，在多坐标加工设备上实现各类特征高性能工艺复合加工，尤其是实现回转体上的曲面、带矢量角度微结构特征等的高精度数控加工，工件特征具有一般适应性和扩展性，实现形式具有多样性、灵活性等优点。

技术领域

本发明涉及一种机械工件的加工方法，具体涉及一种多激光多轴车削-CNC(数控，Computer Numerical Control)铣削复合加工方法及系统。

背景技术

先进性、引领性、极端性的材料(如超硬、超脆、超软、复合材料、难切削材料等)在航空航天、空间探测等关键领域具有重大应用价值，在现代科技中的拓展领域应用前景十分广阔。然而目前对基于此类材料的工件(例如回转零部件)进行加工时，面临巨大挑战。

以硬脆性材料为例，其硬度高，脆性大，所以在进行功能化结构特征加工时，加工几何精度和表面完整性难以保证，材料易损伤，加工效率低。具体表现为：常规机械/超声加工时，刀具磨损严重，存在毛刺，纤维易拔出，加工一致性差，且效率难以提高；传统车削加工时，若对质量要求较高，则加工效率便难以保证，而若要实现大材料去除率加工，又常以表面质量的损失为代价；细长类回转零部件加工时，刚性差，易变形，精度控制困难。

如何实现前述先进性、引领性、极端性材料的精密功能化微细加工是业界亟需解决的重要难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可变轴多激光车削-多轴CNC铣削复合加工方法及系统，从而克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例的一个方面提供了一种可变轴多激光车削-多轴CNC铣削复合加工方法，其包括：

可变轴激光车削操作，包括：利用一个以上激光束至少对工件表层的难加工材料进行预处理和/或去除加工，所述预处理包括物理和/或化学改性和/或激光微细去除改形，并且其中至少一个激光束相对于工件的空间姿态可调整；

CNC铣削操作，包括：利用CNC多轴铣削方式对工件进行加工，所述的多轴为四轴以上；

其中，所述可变轴激光车削操作、CNC铣削操作是同步进行或者分步进行的。

所述的同步是指时间上实时并行。所述的分步是指时间上有先后。

在一些实施方式中，所述的可变轴多激光车削-多轴CNC铣削复合加工方法具体包括：在一三维坐标系中进行所述可变轴激光车削操作，且在进行所述可变轴激光车削操作的过程中，对其中至少一个激光束进行空间矢量调控，使该至少一个激光束执行下列动作中的至少一种：

改变该至少一个激光束经过相应光路系统后的焦点与工件的加工区域之间的距离；

使该至少一个激光束经过相应光路系统后的焦点与工件至少沿所述三维坐标系的Z轴相对运动，和/或，使该至少一个激光束经过相应光路系统后的焦点绕所述三维坐标系的X轴或Y轴转动且控制转动角度，从而实现该至少一个激光束相对于工件的加工区域的离焦量和空间姿态控制。

在一些实施方式中，所述可变轴激光车削操作包括：

利用多束具有不同特性或相同特性的激光同步对工件的不同加工区域进行所述的预处理和/或去除加工；

或者，利用具有不同特性或相同特性的激光分步对工件的同一加工区域进行所述的预处理和/或去除加工。