[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

说明书

本发明涉及机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备及方法，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的支撑夹具，所述超快激光精密加工系统包含激光器、用于成像采集的三维共聚焦成像模块以及用于图像分析的成像处理系统，激光器的输出光路上依次布置有光闸、衰减器和1/4波片，1/4波片的输出光路衔接扫描振镜，扫描振镜输出端布置聚焦镜，聚焦镜正对于支撑夹具；三维共聚焦成像模块朝向支撑夹具，三维共聚焦成像模块与成像处理系统通讯连接，成像处理系统与激光器通讯连接。先机械粗铣削，再由共聚焦三维视觉检测配合超快激光进行在线精密加工模具微型腔。

技术领域

本发明涉及一种机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备及其方法，属于超快激光精密加工技术领域。

背景技术

目前，微型零件在航空、生物医学、汽车、电子通信及光学等领域被广泛应用，对于微型零件的制造通常采用模具进行生产。由于微型零件的尺寸小，传统的机械铣削很难铣出合格的微型腔，为此生产企业采用电火花成形技术来加工微型腔。但是电火花成形技术也存在以下几个问题：1)针对不同的型腔需要设计不同的电极头，电极头加工难度大；2)电火花加工是一个放电过程，容易在型腔表面积碳，影响加工精度；3)加工速度慢，效率低。

随着超快激光在技术应用上的重大突破，超快激光加工引起了全球的关注。针对电火花成形技术对于多品种的定制微型零件存在电极头制造困难、易积碳影响精度及价格速度慢等问题，因此需要设计机械与激光复合加工的模具微型腔精密铣削技术方案。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备及其方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备，特点是：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的支撑夹具，所述超快激光精密加工系统包含激光器、用于成像采集的三维共聚焦成像模块以及用于图像分析的成像处理系统，激光器的输出光路上依次布置有光闸、衰减器和1/4波片，1/4波片的输出光路衔接扫描振镜，扫描振镜输出端布置聚焦镜，聚焦镜正对于支撑夹具；三维共聚焦成像模块朝向支撑夹具，三维共聚焦成像模块与成像处理系统通讯连接，成像处理系统与激光器通讯连接。

进一步地，上述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备，其中，还设有控制单元，分别与激光器、光闸和扫描振镜控制连接。

进一步地，上述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的装备，其中，支撑夹具上设有磁装夹夹具。

本发明机械与激光复合精密加工模具微型腔的方法，包括以下步骤：

S1、将凹模板固定在数控机床的支撑夹具上；

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

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

S4、由成像处理系统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；

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。

更进一步地，上述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的方法，步骤S3，三维共聚焦成像模块扫描粗加工的轮廓，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。

更进一步地，上述的机械与激光复合精密加工模具微型腔的方法，步骤S4，加工部位通过三维共聚焦成像模块和成像处理系统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。