[发明专利]激光加热辅助铣削加工方法与装置

权利要求书

1.一种激光加热辅助铣削加工装置，其特征在于，包括：数控铣床工作台(1)、数控旋转工作台(2)、主轴(6)、固定在主轴(6)上的铣刀(5)、聚焦头固定调整装置(7)、激光聚焦头(8)、光纤(9)、YAG光纤输出激光器(10)、工控机(11)，工件(4)通过隔热夹具固定在旋转工作台(2)上，YAG光纤输出激光器(10)通过调节电流可以输出指定能量的激光，激光通过光纤(9)传导进入激光聚焦头(8)，激光聚焦头(8)固定在聚焦头固定调整装置(7)之上，聚焦头固定调整装置(7)固定在机床铣头上，工控机(11)通过电缆与各个工作台及激光器(10)联接。

2.一种激光加热辅助铣削加工装置，其特征在于，包括：数控铣床工作台(1)、数控旋转工作台(2)、二维移动工作台(3)、主轴(6)、固定在主轴(6)上的铣刀(5)、聚焦头固定调整装置(7)、激光聚焦头(8)、光纤(9)、YAG光纤输出激光器(10)、工控机(11)，旋转工作台(2)旋转中心与主轴中心重合，二维移动工作台(3)固定在旋转工作台(2)上，工件(4)通过隔热夹具固定在二维移动工作台(3)上，YAG光纤输出激光器(10)通过调节电流可以输出指定能量的激光，激光通过光纤(9)传导进入激光聚焦头(8)，激光聚焦头(8)固定在聚焦头固定调整装置(7)之上，聚焦头固定调整装置(7)固定在机床铣头上，工控机(11)通过电缆与各个工作台及激光器(10)联接。

3.一种利用权利要求1或2所述的加工装置实现的激光加热辅助铣削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

-将工件放置在数控旋转工作台(2)上或者二维移动工作台(3)上并固定，通过移动数控铣床工作台(1)改变数控旋转工作台(2)与铣刀的相对位置；

-调整激光聚焦头的相对位置控制激光光斑的入射位置与光斑直径，使之照射在将要去除材料的位置；

-规划加工轨迹，计算特殊旋转轴的移动坐标值，输出数控代码；

-通过温度场有限元仿真选择优化加工工艺参数，得到激光功率、切削速度、进给量、进给速度、预热时间、激光光斑中心距离铣刀中心距离等工艺参数；

-打开光闸，通过预热使切削区域温度达到加工要求，按照给定的数控代码进行加工；

-加工轨迹完成后，光闸关闭，铣刀移动至下一个加工位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将复杂工件放置在二维移动工作台(3)上进行加工，所述复杂工件为具有三维形状特征的工件。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，还包括改变工件相对方向的步骤，采用在传统三维坐标移动基础上增加旋转轴的坐标移动方法编写新的数控代码。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的增加旋转轴的坐标移动方法包括直线轨迹与曲线轨迹两种类型。

7.根据权利要求3-6中的一项所述的方法，其特征在于，通过温度场有限元仿真选择优化加工工艺参数的步骤包括利用有限元方法建立工件的温度场模型，以合适的切削区域温度为加热目标，选择优化激光加热辅助铣削工艺参数。