一种脆性材料的多能场复合加工系统及方法

文档序号:36167837发布日期:2023-11-23 20:57阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种脆性材料的多能场复合加工系统,包括数控机床,其特征在于,在数控机床上安装有气浮回转工作台、z轴可移动平台以及多能场复合加工单元,气浮回转工作台做旋转及x方向往复运动,用于装夹工件;z轴可移动平台做z向往复运动;多能场复合加工单元包括激光生成组件、液体射流生成组件、车削单元、磨削单元和铣削单元;进行激光-液体射流复合加工时,激光生成组件的激光头通过聚焦光路与激光器相连;激光头位于回转工作台的一侧,可拆卸安置于机床z轴可移动平台上;液体射流生成组件通过三轴滑台安置于机床z轴可移动平台;进行激光-单点车复合、激光-微铣削复合、激光-超精磨复合加工时,激光生成组件的激光头直接与激光器相连,激光头通过三轴滑台安置于机床z轴可移动平台上,车削单元通过刀架安置于机床z轴可移动平台上;铣削单元通过超精密气浮高速主轴固定到z轴可移动平台上;磨削单元通过超精密气浮高速主轴固定到z轴可移动平台上。

2.如权利要求1所述的一种脆性材料的多能场复合加工系统,其特征在于,所述液体射流生成组件包括小口径喷嘴、气液增压泵组,所述小口径喷嘴与气液增压泵组相连,且通过精密三轴滑台将之与z轴可移动平台固定,所述小口径喷嘴的倾斜角度、射流靶距和射流偏置距离通过精密三轴滑台进行调节,通过激光头和小口径喷嘴的相互配合,对工件进行激光-液体射流复合微细加工。

3.如权利要求1所述的一种脆性材料的多能场复合加工系统,其特征在于,所述车削单元包括单点金刚石车刀和刀架,所述单点金刚石车刀偏置于激光头,借助可拆卸刀架安装于机床z轴可移动平台上,通过激光头和单点金刚石车刀的相互配合,对工件进行激光辅助车削加工。

4.如权利要求1所述的一种脆性材料的多能场复合加工系统,其特征在于,所述铣削单元包括陶瓷微铣刀,所述陶瓷微铣刀偏置于激光头,通过夹具与超精密气浮高速主轴相连,固定到z轴可移动平台,通过激光头和陶瓷微铣刀的相互配合,对工件进行激光辅助铣削。

5.如权利要求1所述的一种脆性材料的多能场复合加工系统,其特征在于,所述磨削单元包括金刚石磨头,所述金刚石磨头偏置于激光头,通过专用夹具与超精密气浮高速主轴相连,固定到z轴可移动平台,通过激光头和金刚石磨头的相互配合,对工件进行激光辅助磨削。

6.如权利要求1所述的一种脆性材料的多能场复合加工系统,其特征在于,还包括多自由度ccd观察显微镜,所述ccd显微镜通过磁座吸附于z轴可移动平台,辅助精确对刀。

7.一种权利要求1-6任一项所述的脆性材料多能场复合加工系统的方法,其特征在于,包括以下步骤:

8.如权利要求7所述的一种脆性材料多能场复合加工系统的方法,其特征在于,待加工工件安装在工件装夹件前,将待加工工件放入无水乙醇中超声清洗设定时间,去除工件表面的污物。

9.如权利要求7所述的一种脆性材料多能场复合加工系统的方法,其特征在于,步骤s6中临界切削深度dc=λ(h/e)1/2(kc/h)2,式中λ约8.7,是工件材料的脆-塑转变因子,h是激光加热后工件材料的硬度,e是激光加热后工件材料的弹性模量,kc是激光加热后工件材料的断裂韧性。

10.如权利要求7所述的一种脆性材料多能场复合加工系统的方法,其特征在于,激光-车削复合加工或激光-铣削复合加工或激光-磨削复合加工时,工件上刀具作用点与激光束作用点之间的距离为0.4~1.0mm。


技术总结
本发明涉及一种脆性材料的多能场复合加工系统及方法,包括数控机床,数控机床的动力系统与气浮主轴连接,气浮主轴与回转工作台连接,回转工作台连接有工件装夹件,数控机床的床身上设置有移动机构,移动机构可拆卸的连接有复合加工单元,所述复合加工单元为激光‑液体射流复合加工单元或激光‑单点车复合加工单元或激光‑微铣削复合加工单元或者激光‑超精磨复合加工单元,采用本发明的加工系统集成了多种复合加工方式,可实现脆性材料复杂微结构和形面的经济、高效、近无损伤精密和超精密加工。

技术研发人员:黄传真,黄水泉,安强,王真,史振宇,徐龙华,曲美娜,许征凯,张迪嘉,郭保苏,刘含莲,刘盾,姚鹏
受保护的技术使用者:燕山大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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