一種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精密加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精密加工方法，包括：(1)將斜錐圓臺(tái)工件由仿形夾具裝夾在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上；(2)將加工頭安裝于斜錐圓臺(tái)的表面上方，所述加工頭具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；(3)控制加工頭從橢圓圓錐曲線的初始位置A點(diǎn)開始，以順時(shí)針方向，沿Wx方向以VX速度移動(dòng)，沿Wz方向以VZ速度移動(dòng)，且斜錐圓臺(tái)工件繞正圓錐體中心軸線以角速度W(t)轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)輸出激光束開始激光加工，所述激光加工是基于聚焦激光束在工件表面作直寫運(yùn)動(dòng)的任意一種工藝技術(shù)。本發(fā)明中激光加工頭的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃十分簡(jiǎn)便，同時(shí)本發(fā)明將復(fù)雜的勻速圓錐曲線運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃轉(zhuǎn)化為單一旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速的精確變速運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，可以獲得精確的加工軌跡和穩(wěn)定的加工工藝質(zhì)量。
【專利說明】
一種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精密加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精密加工 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圓錐曲線是指由平面截取圓錐面而獲得的輪廓線。在空間中，取直線1為軸，直線 V與1相交于〇點(diǎn)，其夾角為α,ν圍繞1旋轉(zhuǎn)得到以0為頂點(diǎn)，V為母線的圓錐面，任取平面31， 若它與軸1交角為β(π與1平行，記作β = 0)，則：（1)β>α，平面π與圓錐的交線為橢圓（如圖1 所示），若同時(shí)滿足β = 90°，即平面π與圓錐的軸線垂直，此時(shí)平面π與圓錐的交線為圓（如圖 2所示），不妨統(tǒng)稱為橢圓圓錐曲線；（2)β = α，平面π與圓錐的交線為拋物線；（3)β<α，平面π 與圓錐的交線為雙曲線。
[0003] 很多機(jī)械零部件都具有圓錐曲線輪廓特征，如三偏心蝶閥的蝶板。三偏心蝶閥的 蝶板是密封面在圓錐體上截取的一定厚度的橢圓形截面的實(shí)體。三偏心蝶閥的第一偏心是 指閥座密封面或蝶板厚度方向的等分線閥桿中心相對(duì)偏心，第二個(gè)偏心是指閥桿與閥門通 道的中心相對(duì)偏心，第三個(gè)偏心是指圓錐形密封面的中心線與閥門中心線相對(duì)偏心。
[0004] 三偏心蝶閥是近些年在水利、石油、化工、冶金及船舶等重要領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛的 新型蝶閥，其是在雙偏心蝶閥的基礎(chǔ)上使碟板密封面封面旋轉(zhuǎn)一定的角度，形成一個(gè)角偏 心，依靠扭力密封，具有密封副零摩擦、零泄漏、耐高溫高壓、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。為提高三偏心 金屬密封蝶閥的密封面耐磨性，延長(zhǎng)其使用壽命，一般需對(duì)蝶板密封面堆焊或熔覆不銹鋼、 鈷基硬質(zhì)合金，以達(dá)到規(guī)定的硬度、強(qiáng)度、摩擦磨損性能。如果采用激光堆焊或激光熔覆三 偏心蝶板密封面，要求實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)激光加工頭的空間姿態(tài)使得激光束始終垂直或以一定偏角 入射、聚焦在蝶板密封面上，并沿著圓錐曲線勻速行進(jìn)。目前尚未見到通用、精確的橢圓圓 錐曲線的激光精密加工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精密 加工方法;采用該方法可以獲得精確的加工軌跡和穩(wěn)定的加工工藝質(zhì)量。
[0006] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精密加工方法，包括如下步驟：
[0008] (1)將斜錐圓臺(tái)工件由仿形夾具裝夾在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述斜錐圓臺(tái)工件待加工的輪 廓曲線為一正圓錐體被平面31截取的橢圓圓錐曲線；要求所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線與所 述正圓錐體的中心軸線重合;標(biāo)記所述橢圓圓錐曲線在與正圓錐體中心軸線垂直的方向上 最高點(diǎn)為Α點(diǎn)、最低點(diǎn)為Β點(diǎn)；
[0009] (2)將加工頭安裝于斜錐圓臺(tái)的表面上方，要求使得加工頭輸出的激光束與正圓 錐體的母線垂直或保持一特定偏角，且激光束聚焦在斜錐圓臺(tái)工件表面或保持一特定離焦 量;所述加工頭具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，運(yùn)動(dòng)的方向分別為Wx和Wz，Wx與正圓錐體中心軸線平 行，Wz與正圓錐體中心軸線垂直；
[0010] (3)控制加工頭從橢圓圓錐曲線的初始位置A點(diǎn)開始，以順時(shí)針方向，沿Wx方向以 Vx速度移動(dòng)，沿Wz方向以Vz速度移動(dòng)，且斜錐圓臺(tái)工件繞正圓錐體中心軸線以角速度W( t)轉(zhuǎn) 動(dòng)；同時(shí)輸出激光束開始激光加工，所述激光加工是基于聚焦激光束在工件表面作直寫運(yùn) 動(dòng)的任意一種工藝技術(shù)；
[0011]其中：Vx = V〇cosasin γ ; Vz = Vosinasin γ ;
[0012]在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從Α點(diǎn)到Β點(diǎn)這段，
[0014]在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從Β點(diǎn)到Α點(diǎn)這段，
[0016] 上述各式中，γ為平面π與正圓錐體底面的夾角，α為正圓錐體中心軸線與正圓錐 體的母線之間的夾角;Vo為預(yù)先設(shè)計(jì)的定值，即激光聚焦光斑在斜錐圓臺(tái)表面沿著橢圓圓 錐曲線勻速行進(jìn)的速度大小;T為在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從A點(diǎn)到B點(diǎn)這段的加工 時(shí)間，R〇為激光聚焦光斑在橢圓圓錐曲線的初始位置A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正錐切面半徑;Ro. 5 = AQC〇s γ -Rq ; A〇為橢圓圓錐曲線的長(zhǎng)軸距離。
[0017] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0018] 1、本發(fā)明將兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸的獨(dú)立勻速移動(dòng)與一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸獨(dú)立變速轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行特 定空間方位配置，并進(jìn)行三軸復(fù)合運(yùn)動(dòng)編程，實(shí)現(xiàn)了一種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精 密加工方法。激光加工頭的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃十分簡(jiǎn)便，只需要兩個(gè)互相垂直的勻速運(yùn)動(dòng)合成即可， 可由激光加工速度Vo出發(fā)，計(jì)算出所需設(shè)定的激光加工頭運(yùn)動(dòng)速度值Vx和Vz，并且Vx和Vz為 勻速。體現(xiàn)在工程實(shí)現(xiàn)中，則是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易行、可靠性高，幾乎所有直角坐標(biāo)系的機(jī)床 均可以實(shí)現(xiàn)，勻速運(yùn)動(dòng)的編程也十分簡(jiǎn)易，可以保證激光加工頭的運(yùn)動(dòng)精度和加工質(zhì)量。
[0019] 2、本發(fā)明將復(fù)雜的勻速圓錐曲線運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃轉(zhuǎn)化為單一旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速的精確變 速運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。由激光加工速度Vo出發(fā)，即可針對(duì)激光聚焦光斑在橢圓圓錐曲線的任意當(dāng)前 位置（即對(duì)應(yīng)的正錐切面半徑Ro)，計(jì)算出任意時(shí)刻所需設(shè)定的旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速值。不同于當(dāng)前 在勻速圓錐曲線運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃領(lǐng)域常見的多自由度(多軸)變位機(jī)或機(jī)器人編程方法，本發(fā) 明方法所需的自由度只有一個(gè)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以利用簡(jiǎn)單、精確、可靠的伺服電機(jī)，無須傳統(tǒng) 的轉(zhuǎn)動(dòng)-直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，編程十分簡(jiǎn)易，可以保證激光加工頭的運(yùn)動(dòng)精度和加工質(zhì)量。
[0020] 3、本發(fā)明可以適用于任意要求等速圓錐曲線軌跡運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的場(chǎng)合，不局限于激光 加工，其他等離子體、電弧、電子束等等均可以使用，適用性十分廣泛。
【附圖說明】
[0021] 圖1為平面π與圓錐的交線為橢圓的圓錐曲線示意圖；
[0022] 圖2為平面π與圓錐的交線為圓的圓錐曲線示意圖；
[0023]圖3為典型的斜錐圓臺(tái)工件示意圖；
[0024]圖4為斜錐圓臺(tái)工件的裝夾示意圖；
[0025]圖5為具有橢圓圓錐曲線輪廓特征的斜錐圓臺(tái)工件的加工示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027] 本發(fā)明提供了一種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精密加工方法，該方法適用于具 有橢圓圓錐曲線輪廓特征的斜錐圓臺(tái)工件的激光精密加工。
[0028]圖3所示為典型的斜錐圓臺(tái)工件，即三偏心蝶板。圖4所示為三偏心蝶板加工時(shí)的 裝夾示意圖，三偏心蝶板5通過夾緊套筒4安裝在斜臺(tái)3上，斜臺(tái)3通過三爪卡盤6安裝在旋轉(zhuǎn) 臺(tái)7上。
[0029] 不失一般性，本發(fā)明設(shè)待加工的斜錐圓臺(tái)工件為由正圓錐體被平面π截取的斜錐 圓臺(tái)，加工時(shí)將斜錐圓臺(tái)工件由仿形夾具裝夾在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，使得旋轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線與 正圓錐體中心軸線重合。
[0030] 如圖5所示，設(shè)0點(diǎn)為正圓錐體中心軸線與圓錐體底面的交點(diǎn)，且設(shè)斜錐圓臺(tái)工件1 裝夾好后，平面η截取圓錐得到的橢圓圓錐曲線在Ζ方向（與正圓錐體中心軸線垂直的方向） 最高點(diǎn)為Α、最低點(diǎn)為Β(在裝夾好后的初始位置，Α、Β為橢圓的兩個(gè)長(zhǎng)軸端點(diǎn)）。加工頭2安裝 于斜錐圓臺(tái)工件1表面上方，要求使得加工頭2輸出的激光束與正圓錐體母線垂直或保持一 特定偏角（由激光加工工藝而定），且激光束聚焦在斜錐圓臺(tái)工件1的表面或保持一特定離 焦量（由激光加工工藝而定）。要求加工頭2具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，運(yùn)動(dòng)方向不妨設(shè)為Wx和 Wz，Wx與正圓錐體中心軸線平行，Wz與正圓錐體中心軸線垂直。
[0031]那么，在進(jìn)行激光精密加工之前，要先進(jìn)行橢圓圓錐曲線的等速運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，就是讓 加工頭2沿Wx、Wz方向運(yùn)動(dòng)，且斜錐圓臺(tái)工件1繞正圓錐體中心軸線旋轉(zhuǎn)(不妨設(shè)其角速度為 W)，三者運(yùn)動(dòng)的合成應(yīng)當(dāng)使得激光始終聚焦在斜錐圓臺(tái)表面或保持一特定離焦量（由激光 加工工藝而定），以及加工頭2輸出的激光束與正圓錐體母線垂直或保持一特定偏角（由激 光加工工藝而定），同時(shí)該激光聚焦光斑在斜錐圓臺(tái)工件1的表面沿著圓錐曲線勻速行進(jìn)， 以獲得精確的加工軌跡和穩(wěn)定的加工工藝質(zhì)量。
[0032]根據(jù)如下原理規(guī)劃加工頭2的運(yùn)動(dòng)速度和斜錐圓臺(tái)工件1的角速度W，以實(shí)現(xiàn)激光 聚焦光斑在斜錐圓臺(tái)工件1的表面沿著圓錐曲線勻速行進(jìn)：
[0033] 設(shè)A、B點(diǎn)到正圓錐體中心軸線的垂軸距離分別為Ro和RQ.5，AB = AQ，γ為平面π與正 圓椎體底面之間的夾角(銳角），亦即γ為郵]余角，那么實(shí)際操作過程中R〇和Α〇可以借用測(cè) 量工具直接由工件實(shí)物測(cè)出或在斜錐圓臺(tái)工件的三維計(jì)算機(jī)幾何模型上測(cè)量得到，且有 Ro.5-Aocos y _R〇〇
[0034]根據(jù)前述設(shè)定條件(加工頭2具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，運(yùn)動(dòng)方向不妨設(shè)為Wx和Wz，Wx 與正圓錐體中心軸線平行，Wz與正圓錐體中心軸線垂直），設(shè)加工頭2的實(shí)際空間運(yùn)動(dòng)速度 矢量為水平方向移動(dòng)速度Vx和豎直方向移動(dòng)速度Vz的矢量合成，不妨設(shè)為V合。為了讓激光始 終聚焦在斜錐圓臺(tái)表面或保持一特定離焦量，Vx與Vz的合成速度V合必須沿母線方向，則有：
[0037]設(shè)斜錐圓臺(tái)工件1繞正圓錐體中心軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)的線速度為VR，根據(jù)正 圓錐體的母線回轉(zhuǎn)導(dǎo)成性質(zhì)，顯然V合丄Vr。
[0038] 設(shè)加工頭2的實(shí)際空間運(yùn)動(dòng)速度矢量V合與斜錐圓臺(tái)工件1繞正圓錐體中心軸線旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的線速度VR的矢量合成速度為Vo。顯然，根據(jù)前述設(shè)定條件(激光聚焦光斑在斜錐圓 臺(tái)表面沿著圓錐曲線勻速行進(jìn)），V〇為預(yù)先設(shè)計(jì)的定值，且Vo與豎直方向夾角為γ。
[0039] 那么
[0042] 由⑴⑵⑶⑷得：
[0043] Vx = Vocosasin γ (5)
[0044] Vz = Vosinasin γ (6)
[0045] Vr = Vocos γ (7)
[0046] 下面進(jìn)一步分析斜錐圓臺(tái)工件1繞正圓錐體中心軸線的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于
[0047] W(t)為待加工點(diǎn)的回轉(zhuǎn)角速度，R(t)為待加工點(diǎn)到正圓錐體中心軸線（回轉(zhuǎn)軸）的 距離；
[0048] 在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從A點(diǎn)到B點(diǎn)這段，有：
[0049] R(t)=R〇-Vzt (9)
[0050] 將式(9)帶入式(8)，得到
[0051] 在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從B點(diǎn)到A點(diǎn)這段，有：
[0052] R(t)=Ro.5+Vz(t-T) (11)
[0053] 其中，T為在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從A點(diǎn)至ijB點(diǎn)這段的加工時(shí)間，將式（11) 帶入式(8)，得到：
[0055] 對(duì)于確定形狀的斜錐圓臺(tái)工件1，已知幾何參數(shù)a和β，那么
[0056] 1)根據(jù)(5)、（6)兩式，即可由激光加工速度Vo出發(fā)，計(jì)算出所需設(shè)定的激光加工頭 運(yùn)動(dòng)速度值Vx和Vz，并且Vx和Vz為勻速，Vx和Vz的矢量方向關(guān)系是Vx與正圓錐體中心軸線平 行，Vz與正圓錐體中心軸線垂直。
[0057]這也是本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)之一，即激光加工頭的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃十分簡(jiǎn)便，只需要兩個(gè) 互相垂直的勻速運(yùn)動(dòng)合成即可，體現(xiàn)在工程實(shí)現(xiàn)中，則是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易行、可靠性高，幾 乎所有直角坐標(biāo)系的機(jī)床均可以實(shí)現(xiàn)，勻速運(yùn)動(dòng)的編程也十分簡(jiǎn)易，可以保證激光加工頭 的運(yùn)動(dòng)精度和加工質(zhì)量。
[0058] 2)根據(jù)（10)、（12)，即可由激光加工速度Vo出發(fā)，即可針對(duì)激光聚焦光斑在所規(guī)劃 圓錐曲線的任意當(dāng)前位置，計(jì)算出所需設(shè)定的旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速值，可見在所規(guī)劃圓錐曲線運(yùn)動(dòng) 軌跡時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速為動(dòng)態(tài)變化的。
[0059] 這也是本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)之二，即將復(fù)雜的勻速圓錐曲線運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃轉(zhuǎn)化為單 一旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速的精確變速運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。不同于當(dāng)前在勻速圓錐曲線運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃領(lǐng)域常見的 多自由度（多軸)變位機(jī)或機(jī)器人編程方法，本發(fā)明方法所需的自由度只有一個(gè)，執(zhí)行機(jī)構(gòu) 可以利用簡(jiǎn)單、精確、可靠的伺服電機(jī)，無須傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)-直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，編程十分簡(jiǎn) 易，可以保證激光加工頭的運(yùn)動(dòng)精度和加工質(zhì)量。
[0060] 3)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之三，可以適用于任意要求等速圓錐曲線軌跡運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的場(chǎng)合， 不局限于激光加工，其他等離子體、電弧、電子束等等均可以使用，適用性十分廣泛。
[0061] 基于以上原理，本發(fā)明提供了一種斜錐圓臺(tái)的等速橢圓軌跡激光精密加工方法， 包括如下步驟：
[0062] (1)將斜錐圓臺(tái)工件1由仿形夾具裝夾在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述斜錐圓臺(tái)工件1待加工的 輪廓曲線為一正圓錐體被平面η截取的橢圓圓錐曲線，要求旋轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心軸線與所述 正圓錐體的中心軸線重合;標(biāo)記所述橢圓圓錐曲線在Z方向（與正圓錐體中心軸線垂直的方 向）上最高點(diǎn)為A點(diǎn)、最低點(diǎn)為B點(diǎn)（即橢圓圓錐曲線的兩個(gè)長(zhǎng)軸端點(diǎn)）；
[0063] (2)將加工頭2安裝于斜錐圓臺(tái)1的表面上方，要求使得加工頭2輸出的激光束與正 圓錐體母線垂直或保持一特定偏角，且激光束聚焦在斜錐圓臺(tái)工件表面或保持一特定離焦 量;要求加工頭2具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，運(yùn)動(dòng)的方向分別為Wx和Wz，Wx與正圓錐體中心軸線 平行，Wz與正圓錐體中心軸線垂直；
[0064] (3)控制加工頭2從橢圓圓錐曲線的初始位置A點(diǎn)開始，以順時(shí)針方向，沿Wx方向以 Vx速度移動(dòng)，沿Wz方向以Vz速度移動(dòng)，且斜錐圓臺(tái)工件1繞正圓錐體中心軸線以角速度W(t) 轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)輸出激光束開始激光加工，所述激光加工可以是激光焊接、熔覆、切割、標(biāo)刻等基 于聚焦激光束在工件表面作直寫運(yùn)動(dòng)的任意一種工藝技術(shù)；
[0065] 其中：
[0066] Vx = Vocos〇sin γ ； Vz = Vosinasin γ ；
[0067] 在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從Α點(diǎn)到Β點(diǎn)這段，
[0069]在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從Β點(diǎn)到Α點(diǎn)這段，
[0071] 上述各式中，γ為平面31與正圓錐體底面的夾角，α為正圓錐體中心軸線與正圓錐 體的母線之間的夾角;Vo為預(yù)先設(shè)計(jì)的定值，即激光聚焦光斑在斜錐圓臺(tái)表面沿著橢圓圓 錐曲線勻速行進(jìn)的速度大小；
[0072] T為在橢圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從A點(diǎn)到B點(diǎn)這段的加工時(shí)間，Ro為激光聚焦 光斑在橢圓圓錐曲線的初始位置A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正錐切面半徑;Ro. 5 = Aocos γ -Ro; Ao為橢圓圓錐 曲線的長(zhǎng)軸距離（即AB的長(zhǎng)度）。
[0073] 本發(fā)明可改變?yōu)槎喾N方式對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的，這樣的改變不認(rèn)為 脫離本發(fā)明的范圍。所有這樣的對(duì)所述領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的修改，將包括在本權(quán)利 要求的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種斜錐圓臺(tái)的等速楠圓軌跡激光精密加工方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將斜錐圓臺(tái)工件由仿形夾具裝夾在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述斜錐圓臺(tái)工件待加工的輪廓曲 線為一正圓錐體被平面η截取的楠圓圓錐曲線;要求所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中屯、軸線與所述正 圓錐體的中屯、軸線重合;標(biāo)記所述楠圓圓錐曲線在與正圓錐體中屯、軸線垂直的方向上最高 點(diǎn)為A點(diǎn)、最低點(diǎn)為Β點(diǎn)； (2) 將加工頭安裝于斜錐圓臺(tái)的表面上方，要求使得加工頭輸出的激光束與正圓錐體 的母線垂直或保持一特定偏角，且激光束聚焦在斜錐圓臺(tái)工件表面或保持一特定離焦量； 所述加工頭具有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，運(yùn)動(dòng)的方向分別為和Wz，Wx與正圓錐體中屯、軸線平行， Wz與正圓錐體中屯、軸線垂直； (3) 控制加工頭從楠圓圓錐曲線的初始位置A點(diǎn)開始，W順時(shí)針方向，沿Wx方向WVx速度 移動(dòng)，沿Wz方向WVz速度移動(dòng)，且斜錐圓臺(tái)工件繞正圓錐體中屯、軸線W角速度W(t)轉(zhuǎn)動(dòng)；同 時(shí)輸出激光束開始激光加工，所述激光加工是基于聚焦激光束在工件表面作直寫運(yùn)動(dòng)的任 意一種工藝技術(shù)； 其中：Vx = V〇cos口sin 丫；Vz = V〇sin口sin 丫； 在楠圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)段，在楠圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從B點(diǎn)到A點(diǎn)運(yùn)段，上述各式中，丫為平面η與正圓錐體底面的夾角，α為正圓錐體中屯、軸線與正圓錐體的 母線之間的夾角;Vo為預(yù)先設(shè)計(jì)的定值，即激光聚焦光斑在斜錐圓臺(tái)表面沿著楠圓圓錐曲 線勻速行進(jìn)的速度大小;T為在楠圓圓錐曲線上沿順時(shí)針方向從A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)段的加工時(shí)間， Ro為激光聚焦光斑在楠圓圓錐曲線的初始位置A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正錐切面半徑;Ro.5=Aocos 丫-Ro; Ao為楠圓圓錐曲線的長(zhǎng)軸距離。
【文檔編號(hào)】B23K26/70GK106077947SQ201610539633
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】曹宇, 姜小霞, 劉文文, 張健, 朱德華, 何安
【申請(qǐng)人】溫州大學(xué)