[发明专利]一种激光车削加工机床

说明书

本发明涉及一种激光车削加工机床，包括底座、Z轴安装架、Y轴移动组件、Z轴移动组件和激光加工组件；Z轴移动组件通过Z轴安装架安装在Y轴移动组件上，Y轴移动组件安装在底座上；激光加工组件滑动安装在Z轴移动组件上；激光加工组件包括激光器、三维扫描振镜和f‑θ场镜，激光器安装在三维扫描振镜的一侧，f‑θ场镜安装在三维扫描振镜的下方；激光器发出的激光光束经过三维扫描振镜和f‑θ场镜后聚焦于刀具的加工面，以对刀具进行激光车削加工。激光车削加工机床结构简单，占地面积小；通过激光加工组件中的三维振镜组件和f‑θ场镜协同实现焦斑大面积的激光加工，并进一步通过配合刀具回转运动，实现回转体刀具的多种形状的激光加工。

技术领域

本发明涉及机床，特别是涉及一种激光车削加工机床。

背景技术

钛合金、镍基合金、陶瓷、玻璃等典型难加工材料，在航空航天、医疗等众多先进制造业关键领域应用愈加广泛，同时对上述加工材料的加工质量和加工效率提出了越来越高的要求。为满足上述难加工材料的高效高质量加工需求，高端切削刀具材料也逐步向超硬、耐磨等方向发展。然而，由于刀具材料本身的难加工特性，采用传统的电加工、磨削加工艺技术进行高端刀具的轮廓粗加工制造时，存在一定的困难，磨削加工材料损耗大、加工效率低，电加工灵活性不够，只能加工简单表面，且加工工艺复杂，相对加工精度较差等问题。

激光加工因其具有无接触、无材料选择性，且可精确聚焦至微米级，能量密度高等特点，已成为难加工材料加工方式的重要手段。而目前国际上激光机床大多适用于激光切割、打孔和表面纹理加工；加工方式上，国外高端激光加工机床主要用于激光铣削加工。另外，专利CN201920777081.4公开了一种激光车削加工机床设计方案，但该设备设计较为复杂，且不是专用于刀具激光加工制造。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，提供一种激光车削加工机床，且所述激光车削加工机床用于刀具的加工制造，且结构简单、加工效率高。

一种激光车削加工机床，包括：

机架，包括底座和Z轴安装架，所述底座还用于安装主轴，待加工的刀具安装在所述主轴的前方，所述主轴可驱动所述刀具做回转运动；

Z轴移动组件和Y轴移动组件，所述Z轴移动组件通过所述Z轴安装架安装在Y轴移动组件上，所述Y轴移动组件安装在所述底座上，所述Y轴移动组件用于驱动所述Z轴移动组件和所述激光加工组件沿Y轴方向发生运动；

激光加工组件，所述激光加工组件滑动安装在所述Z轴移动组件上，所述Z轴移动组件用于驱动所述激光加工组件沿Z轴方向发生运动；所述激光加工组件包括激光器、三维扫描振镜和f-θ场镜，所述激光器安装在三维扫描振镜的一侧，所述f-θ场镜安装在三维扫描振镜的下方；

所述激光器发出的激光光束经过所述三维扫描振镜和所述f-θ场镜后聚焦于所述刀具的加工面，以对所述刀具进行激光车削加工。

进一步的，还包括CCD相机和测量探针，所述CCD相机位于在所述激光加工组件的一侧，所述探针安装在所述三维扫描振镜的下方，所述CCD相机用于对所述测量探针和所述三维扫描振镜进行相对位置测量与纠正，所述测量探针用于对刀具位置和加工精度进行在线监测。

进一步的，所述Y轴移动组件和所述Z轴移动组件均采用光栅尺闭环控制，定位精度≤10μm。

进一步的，所述激光器为纳秒激光器、皮秒激光器或飞秒激光器。

进一步的，所述三维扫描振镜在Z轴方向上的聚焦范围为-30mm～+30mm，在X轴和Y轴方向的扫描范围为150×150mm～300×300mm，扫描速度为0～8000mm/s，扫描重复精度为1rad～4rad。

进一步的，所述f-θ场镜的全对角扫描角度为0-50°。