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基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備及加工方法

文檔序號:40387801發(fā)布日期:2024-12-20 12:10閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,包括在激光傳播的路徑上設(shè)置有飛秒激光器、移動反射鏡、多棱鏡掃描振鏡以及3d掃描振鏡,通過移動反射鏡將飛秒激光器產(chǎn)生的高頻脈沖激光束傳導(dǎo)至多棱鏡掃描振鏡或者3d掃描振鏡,其中,

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,在多個子脈沖中,作為燒蝕材料的子脈沖和作為清除等離子體屏蔽云的子脈沖交替作用于加工工件上x-y平面的材料,且作為燒蝕材料的子脈沖所含有的脈沖能量大于作為清除等離子體屏蔽云的子脈沖所含有的脈沖能量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,脈沖串中子脈沖的數(shù)量為偶數(shù)個,或者奇數(shù)個,當(dāng)脈沖串中的子脈沖數(shù)量為偶數(shù)個時,每個脈沖串中作為燒蝕材料的子脈沖數(shù)量和清除等離子體屏蔽云的子脈沖數(shù)量恰好相等,形成一個脈沖循環(huán),其中,每個脈沖串的第一個子脈沖均為作為燒蝕材料的子脈沖,且每個脈沖串中作為燒蝕材料的子脈沖與作為清除等離子體屏蔽云的子脈沖的位置布局相同;當(dāng)脈沖串中的子脈沖數(shù)量為奇數(shù)個時,相鄰兩個脈沖串形成一個脈沖循環(huán),其中一個脈沖串的第一子脈沖為燒蝕材料的子脈沖,另一個脈沖串中的第一子脈沖為清除等離子體屏蔽云的子脈沖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,作為燒蝕材料的子脈沖與作為清除等離子體屏蔽云的子脈沖之間的時間間隔為1-30ns,相鄰兩個脈沖之間的間隔時間作為冷卻時間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,多棱鏡掃描振鏡沿激光的傳播路徑依次包括第一反射鏡、多邊棱鏡以及場鏡,且通過多邊棱鏡的旋轉(zhuǎn)將由第一反射鏡傳導(dǎo)而來的高頻脈沖激光束沿不同角度旋轉(zhuǎn)射出,并在加工工件的x-y平面上形成點陣式排列的刻蝕位置,通過場鏡實現(xiàn)高頻脈沖激光束的聚集。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,高頻脈沖激光束的掃描速度在200-1000m/s。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,在飛秒激光器與移動反射鏡之間還設(shè)置有光束準(zhǔn)直模塊、光束整形模塊,其中,

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,3d掃描振鏡沿激光的傳播路徑依次設(shè)置有第二反射鏡、第一振鏡以及第二振鏡,且通過第一振鏡和第二振鏡分別驅(qū)動高頻脈沖激光束沿x軸和y軸方向移動,以此刻蝕由多棱鏡掃描振鏡加工而成的階梯狀臺階的邊緣。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,還包括x-y雙軸滑臺,且在x-y雙軸滑臺上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)模塊,其中,加工工件安裝于旋轉(zhuǎn)模塊上,且通過旋轉(zhuǎn)模塊和x-y雙軸滑臺實現(xiàn)加工工件的旋轉(zhuǎn)和沿水平x軸、y軸方向移動。

10.一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,包括在激光傳播的路徑上設(shè)置有飛秒激光器、移動反射鏡、多棱鏡掃描振鏡以及機加工模塊,通過移動反射鏡將飛秒激光器產(chǎn)生的高頻脈沖激光束傳導(dǎo)至多棱鏡掃描振鏡或者機加工模塊,其中,

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,機加工模塊包括安裝于第二z軸滑臺上的電主軸,和與電主軸輸出端相連的刀具,通過電主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn),切削由多棱鏡掃描振鏡加工而成的階梯狀臺階的邊緣。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備,其特征在于,在飛秒激光器與移動反射鏡之間還設(shè)置有光束準(zhǔn)直模塊、光束整形模塊,其中,

13.一種利用權(quán)利要求7所述的基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備的加工方法,其特征在于,包括步驟:

14.一種利用權(quán)利要求12所述的基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備的加工方法,其特征在于,包括步驟:


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于飛秒激光高速掃描的曲面切削加工設(shè)備及加工方法,屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域,包括飛秒激光器、移動反射鏡、多棱鏡掃描振鏡以及3D掃描振鏡,其中,通過飛秒激光器產(chǎn)生高頻脈沖激光束,每個脈沖被分割成脈沖串,且每個脈沖串中包含多個子脈沖;多棱鏡掃描振鏡,安裝于第一Z軸滑臺上,通過多棱鏡掃描振鏡在加工工件表面形成階梯狀臺階;3D掃描振鏡,安裝于第二Z軸滑臺上,通過3D掃描振鏡刻蝕由多棱鏡掃描振鏡加工而成的階梯狀臺階的邊緣。本發(fā)明通過在時間域上將脈沖分割呈脈沖串,以此能夠避免等離子體屏蔽云的積聚,解決熱積累效應(yīng)問題并提高工件的加工質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員:韋超,李琳
受保護的技術(shù)使用者:中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/12/19
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