一种激光诱导氧化辅助微细车削加工装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种激光诱导氧化辅助微细车削加工装置及其方法，包括微细车削装置，激光诱导氧化装置，激光器调焦装置，距离传感器以及控制装置。加工过程中利用激光诱导氧化的方法将陶瓷、硬质合金等高硬材料变质成疏松易去除的氧化层，降低切削载荷，减少刀具磨损，采用距离传感器实时检测待加工区域材料与激光诱导氧化装置中聚焦透镜的距离，利用控制装置控制激光器调焦装置及时调整激光焦距，能够有效保证氧化层的一致性，保证加工精度。利用本发明专利技术所提出的加工装置及其加工方法能够实现陶瓷、硬质合金等高硬材料高精度的微细车削加工。

Laser induced oxidation assisted micro turning processing device and method thereof

The invention discloses a laser induced oxidation assisted micro turning device and a method thereof, which comprises a micro turning device, a laser induced oxidation device, a laser focusing device, a distance sensor and a control device. Methods using laser induced oxidation process in the metamorphic ceramic, carbide and other hard materials into high oxidation layer of loose easy to remove, reduce cutting load, reduce the tool wear, the real-time detection of the distance sensor to material processing area and laser induced oxidation device focal distance between the lens and the control device to control the laser focusing device in a timely manner adjust the laser focal length, which can ensure the consistency of the oxide layer, ensure the machining accuracy. The high precision micro machining of hard materials such as ceramics and hard alloy can be realized by using the processing device and the processing method.

【技术实现步骤摘要】
一种激光诱导氧化辅助微细车削加工装置及其方法
：本专利技术涉及一种激光诱导氧化辅助微细车削加工装置及其方法，属于微机械加工领域。
技术介绍
：微细车削是加工微小型回转类零件尤其是微小型轴类、盘类零件的常用加工方法，具有加工精度可控、适用多种材料和加工成本低的优点。但是在利用微细车削加工难加工材料时仍然存在刀具磨损严重、加工效率低和加工表面质量差的问题，这些问题在加工陶瓷、硬质合金等高硬度的难加工材料时显得更为突出，尤其是陶瓷材料硬度高、脆性大的特点使得其微细车削加工更是难以进行。针对高硬材料微细切削加工的难题，主要有两种解决途径，一种是提高刀具性能，但是陶瓷和硬质合金硬度较高，本身就是常用的刀具材料，针对其切削加工的刀具材料只能采用硬度更高的CBN或金刚石，然而即使是由硬度最高的金刚石材料制成的微刀具在加工陶瓷和硬质合金等高硬材料时刀具磨损仍然十分严重，并且容易出现崩刃现象。另一种途径是使待加工材料改性或者变质以降低切削载荷，进而减小刀具磨损。激光加热辅助微机械加工(Laser-AssistedMechanicalMicromachining，LAMM)是一种使待加工材料改性以降低切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光诱导氧化辅助微细车削加工装置，其特征在于：包括设有机床床身(11)的微细车削装置(1)，激光诱导氧化装置(2)，激光器调焦装置(3)，距离传感器(4)以及控制装置(5)，所述激光诱导氧化装置(2)固定于激光器调焦装置(3)上，激光器调焦装置(3)固定于微细车削装置(1)的机床床身(11)上，所述距离传感器(4)固定于激光诱导氧化装置(2)的一侧以测量激光焦距，所述微细车削装置(1)、激光诱导氧化装置(2)、激光器调焦装置(3)和距离传感器(4)分别与控制装置(5)连接。

【技术特征摘要】
1.一种激光诱导氧化辅助微细车削加工装置，其特征在于：包括设有机床床身(11)的微细车削装置(1)，激光诱导氧化装置(2)，激光器调焦装置(3)，距离传感器(4)以及控制装置(5)，所述激光诱导氧化装置(2)固定于激光器调焦装置(3)上，激光器调焦装置(3)固定于微细车削装置(1)的机床床身(11)上，所述距离传感器(4)固定于激光诱导氧化装置(2)的一侧以测量激光焦距，所述微细车削装置(1)、激光诱导氧化装置(2)、激光器调焦装置(3)和距离传感器(4)分别与控制装置(5)连接。2.如权利要求1所述的激光诱导氧化辅助微细车削加工装置，其特征在于：所述微细车削装置包括机床床身(11)、数控轴X轴(12)、数控轴Y轴(13)、刀架(14)、电主轴(15)、固定于刀架(14)上的微车刀(16)以及固定于电主轴(15)上的工件(17)，所述电主轴(15)固定于数控轴X轴(12)上，刀架(14)固定于数控轴Y轴(13)上，加工过程中数控轴X轴(12)带动电主轴(15)和工件(17)做进给方向的运动，数控轴Y轴(13)带动微车刀(16)做切深方向的运动，加工过程中激光诱导氧化装置(2)与微车刀(16)的刀尖沿工件(17)轴向方向的距离保持不变。3.如权利要求2所述的激光诱导氧化辅助微细车削加工装置，其特征在于：所述微细车削机床(1)的数控轴X轴(12)和数控轴Y轴(13)都采用气浮静压导轨+直线电机的方式驱动。4.如权利要求3所述的激光诱导氧化辅助微细车削加工装置，其特征在于：所述刀架(14)上还装有精密滑台(18)以实现对刀过程中微车刀(16)沿Z方向的运动。5.如权利要求2所述的激光诱导氧化辅助微细车削加工装置，其特征在于：所述激光诱导氧化装置(2)包括激光器(21)，光纤(22)，扩束镜(23)，镜头(24)，反射镜(25)，聚焦透镜(26)以及氧气喷嘴(27)，所述激光器(21)通过光纤(22)与扩束镜(23)连接，扩束镜(23)与镜头(24)连接，反射镜(25)固定于镜头(24)内，聚焦透镜(26)和氧气喷嘴(27)同轴连接于镜头(24)上，激光器(21)发射出的激光束通过光纤(22)传导到扩束镜(23)中，经扩束镜(23)扩束准直后，再经反射镜(25)将激光束偏转90度角，通过聚焦透镜(26)将激光束聚焦在工件(17)上。6.如权利要求5所述的激光诱导氧化辅助微细车削加工装置，其特征在于：所述激光器调焦装置(3)包括平动滑台(31)，L型支架(32)，第一导轨(33)，第二导轨(34)，滑块(35)，丝杠(36)，伺服电机(37)以及转动滑台(38)，所述平动滑台(31)固定在微细车削装置(1)的机床床身(11)上，L型支架(32)固定在平动滑台(31)上，第一导轨(33)和第二导轨(34)对称固定在L型支架(32)的左右两侧，滑块...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国龙，闫继豪，李亮，何宁，郝秀清，杨吟飞，赵威，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32