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专利号: 2020110062565
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电感耦合激光辅助铣削加工装置,其特征是:包括铣床主体、激光辅助加热装置、电磁感应加热装置以及计算机控制系统(1),所述铣床主体包括底座(15)、数控轴X轴(14)、数控轴Y轴(13)、数控轴Z轴(2)、主轴(4)、铣刀(11)以及工件(12),所述底座(15)上部设置有,所述数控轴Y轴(13)设置在数控轴X轴(14)上,所述工件(12)设置在数控轴Y轴(13)上,所述数控轴Z轴(2)设置在底座(15)的顶部,所述主轴(4)设置在数控轴Z轴(2)上,所述铣刀(11)设置在主轴(4)上;

所述激光辅助加热装置包括激光准直器固定调整装置(3)、激光准直器(6)、激光控制系统(8)以及光纤(7),激光准直器固定调整装置(3)设置在主轴(4)上,所述激光准直器(6)设置在激光准直器固定调整装置(3)上,所述激光控制系统(8)通过光纤(7)与激光准直器(6)连接;

所述电磁感应加热装置包括电磁感应主机(16)、线圈固定调整装置(5)、感应线圈(10)以及线圈架(9),所述线圈固定调整装置(5)设置在主轴(4)上激光准直器固定调整装置(3)的下部,所述线圈架(9)设置在线圈固定调整装置(5)上,所述感应线圈(10)水平设置在线圈架(9)底部,且感应线圈(10)的中心与主轴(4)轴向重合,所述电磁感应主机(16)与感应线圈(10)电性连接;

所述计算机控制系统(1)设置有加工程序和控制系统程序,通过信号线分别与激光控制系统(8)、电磁感应主机(16)以及铣床主体连接。

2.一种电感耦合激光辅助铣削加工方法,其特征是:应用权利要求1所述的一种电感耦合激光辅助铣削加工装置,包括以下步骤,且以下步骤顺次进行,步骤一、根据待加工工件(12)的材料属性,使用有限元仿真软件进行温度场仿真,记录激光参数、主轴转速、进给量以及背吃刀量对工件热影响区的影响,根据记录的热影响区范围选择激光功率、激光波长以及脉冲宽度和电磁感应主机输出电流,制定电感耦合激光辅助铣削的切削参数;

步骤二、将待加工工件(12)进行超声波清洗并烘干,安装固定到数控轴Y轴(13)的工作台上,把激光准直器固定调整装置(3)、线圈固定调整装置(5)固定在主轴上,调节激光准直器(6),使激光头输出的激光光斑位于工件(12)待加工区域;调节感应线圈(10)与工件(12)距离;

步骤三:打开计算机控制系统(1)控制数控轴X轴(14)、数控轴Y轴(13)以及数控轴Z轴(2),进行机床回零并对刀,通过激光控制系统(8)设置激光功率、激光波长以及脉冲宽度各项激光参数,打开激光器,将激光光束照射在工件(12)表面待加工区域;开启电磁感应主机(16),设置输出电流、电磁感应频率,感应线圈(10)在工件(12)上的固定加热区域为圆形,圆心与主轴(4)重合;

步骤四:打开计算机控制系统(1)中的加工程序,进行电感耦合激光辅助铣削加工;

步骤五:加工完成后,通过计算机控制系统控制关闭激光控制系统(8)和电磁感应主机(16),关闭主轴(4)伺服电机,数控轴X轴(14)、数控轴Y轴(13)、数控轴Z轴(2)归零;

至此,一种电感耦合激光辅助铣削加工方法完成。

3.根据权利要求2所述的一种电感耦合激光辅助铣削加工方法,其特征是:所述步骤三中激光器工作过程为,由计算机控制系统(1)对激光控制系统(8)发射命令,激光器发射出的激光束通过光纤(7)传导到激光准直器(6)中,经激光准直器(6)扩束准直后,照射到待加工工件(12)表面。

4.根据权利要求2所述的一种电感耦合激光辅助铣削加工方法,其特征是:所述步骤三中电磁感应主机(16)接收计算机控制系统(1)的指令,产生电流使感应线圈(10)发热。

5.根据权利要求2所述的一种电感耦合激光辅助铣削加工方法,其特征是:所述步骤三中激光控制系统(8)的激光功率、激光波长以及脉冲宽度的设置通过步骤一的温度场仿真获得。