[发明专利]机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备及其方法

权利要求书

1.机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备，其特征在于：包含用于机械铣削微型腔的数控机床以及用于精密加工微型腔的超快激光精密加工装置，所述数控机床上设有用于固定凹模板(2)的支撑夹具(1)，所述超快激光精密加工系统包含激光器(7)、用于成像采集的三维共聚焦成像模块(4)以及用于图像分析的成像处理系统(5)，激光器(7)的输出光路上依次布置有光闸(8)、衰减器(9)和1/4波片(10)，1/4波片(10)的输出光路衔接扫描振镜(11)，扫描振镜(11)输出端布置聚焦镜(12)，聚焦镜(12)正对于支撑夹具；三维共聚焦成像模块(4)朝向支撑夹具，三维共聚焦成像模块(4)与成像处理系统(5)通讯连接，成像处理系统(5)与激光器(7)通讯连接。

2.根据权利要求1所述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备，其特征在于：还设有控制单元(13)，分别与激光器(7)、光闸(8)和扫描振镜(11)控制连接。

3.根据权利要求1所述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备，其特征在于：支撑夹具(1)上设有磁装夹夹具。

4.权利要求1所述的装备实现机械与激光复合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将凹模板(2)固定在数控机床的支撑夹具(1)上；

S2、机械铣削微型腔，数控铣刀对凹模板(2)进行铣削，在凹模板(2)上加工出模具微型腔的粗加工轮廓(3)，预留加工余量；

S3、三维共聚焦成像模块(4)对模具微型腔粗加工轮廓(3)进行扫描，将数据传输至成像处理系统(5)；

S4、由成像处理系统(5)得出的加工余量获得超快激光精密加工的加工参数和加工路径(6)；

S5、按照加工精度要求，利用超快激光精密加工装置进行在线精密加工。

5.根据权利要求4所述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：步骤S3，三维共聚焦成像模块(4)扫描粗加工的轮廓，将扫描得到的结果与实际理想轮廓比较，得出比实际理想轮廓多出的部分即为精加工的加工余量。

6.根据权利要求4所述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：步骤S4，加工部位通过三维共聚焦成像模块(4)和成像处理系统(5)对测出轮廓与实际理想轮廓进行比较得出加工余量，传送至计算机数控系统得到激光加工参数和加工路径。

7.根据权利要求4所述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：按照模具微型腔结构，利用激光器(7)产生超短脉冲激光精密加工微型腔，得到微米级的精密微型腔，由激光器(7)输出激光束，光闸(8)控制激光照射的时间，扩束后激光束经过衰减器(9)和1/4波片(10)，衰减器(9)控制激光功率的大小，1/4波片(10)改变激光的偏振方向，将激光光束线偏振转化为圆偏振，提高光斑的圆度，继而，激光束传输至扫描振镜(11)，经扫描振镜(11)后由聚焦镜(12)进行聚焦形成聚焦光斑，三维共聚焦成像模块(4)采集成像，对模具微型腔粗加工轮廓(3)进行扫描，将数据传输至成像处理系统(5)得出精加工的加工余量，结合加工路径及参数设定，精密加工获得微型腔面。

8.根据权利要求4所述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的方法，其特征在于：步骤S1，采用机械工装夹具限制凹模板(2)的自由度，或者采用磁装夹夹具，利用永磁吸力限制凹模板(2)的自由度。