一种激光砂带磨削复合加工设备及加工方法技术

发明专利技术提供一种激光砂带磨削复合加工设备及加工方法。该复合加工设备包括床身、激光刻蚀装置、砂带磨削装置、工作平台、激光集尘装置和控制显示装置。所述床身包括底部支座和容置柜体。所述工作平台上表面设置有用于装夹工件的装夹装置。所述激光刻蚀装置沿竖直方向直线运动。所述砂带磨削装置沿竖直方向直线运动。所述激光集尘装置用于吸附激光刻蚀装置加工过程中产生的粉尘。所述控制显示装置包括输入装置、存储器、控制器和显示屏。加工方法包括提供待处理器件、抛磨和激光刻蚀等步骤。该设备结构简单，工件拆装方便，工件无需多次装夹定位。可利用输入装置和显示装置调整设备状态，提高了工件加工的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种激光砂带磨削复合加工设备及加工方法
本专利技术涉及材料表面加工领域，特别涉及一种激光砂带磨削复合加工设备及加工方法。
技术介绍
随着社会科学技术的和人们生活水平的不断提高，对制造业提出了更高的要求。在保证各种装置及其零部件满足生产和使用条件的同时，其服役性能也逐渐成为人们关注的重点。装置及其零部件的服役性能除了与它本身的设计和制造有关外，还与其表面完整性和表面结构有着密不可分的关系。如在流体中运动装置，火箭、飞机、风力涡轮机、轮船等，其升阻比的提高对于降低能源消耗、提高服役性能具有重要的影响，实验支持的理论计算表明仿生结构能减少10％-15％的阻力；且其关键零部件如叶片、螺旋桨等，在提高表面完整性后，使用寿命也有极大的提高。因此，如何加工出表面具备特定的微纳结构同时具备高表面完整性的零部件，逐渐成为人们研究的热点。在表面特定的微纳结构加工方面，激光刻蚀具有无可比拟的优势。激光加工具有高精度、高质量、高分辨率，可进行各种尺寸材料的微纳加工且不对材料造成损伤。但也由于其超快和无损加工的特点，对于零部件的表面完整性影响较小，且其效率较低。砂带磨削技术凭借其柔性磨削、冷态磨削、高效磨削等诸多特性正作为一种“万能”加工工艺被广泛应用于各种表面加工中。能实现对工件表面完整性的显著提高，加工效率高，同时能够得到较好的型面精度。但由于其表面磨粒分布和大小的随机性，极大阻碍了其加工具有特定微纳结构的表面。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光砂带磨削复合加工设备及加工方法，以解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种激光砂带磨削复合加工设备，包括床身、激光刻蚀装置、砂带磨削装置、工作平台、激光集尘装置和控制显示装置。所述床身包括底部支座和容置柜体。所述底部支座上表面为安装平面。所述安装平面上安装有第一大理石立柱、第二大理石立柱和工作平台。所述容置柜体整体为下端敞口且内中空的矩形柜体。所述容置柜体遮罩在安装平面上方。所述容置柜体相对的两侧侧壁上开设有加工观察孔。所述工作平台上表面设置有用于装夹工件的装夹装置。所述工作平台下表面通过定位装置安装在安装平面上。所述定位装置包括x轴方向的直线丝杆导轨及y轴方向的直线丝杆导轨。所述激光刻蚀装置通过丝杆螺母安装在第一大理石立柱上。步进电机驱动丝杆螺母，进而带动激光刻蚀装置沿竖直方向直线运动。所述砂带磨削装置通过丝杆螺母安装在第二大理石立柱上。步进电机驱动丝杆螺母，进而带动砂带磨削装置沿竖直方向直线运动。所述激光集尘装置用于吸附激光刻蚀装置加工过程中产生的粉尘。所述控制显示装置包括输入装置、存储器、控制器和显示屏。所述输入装置包括急停按钮、键盘和鼠标。所述键盘和鼠标用于发送操作命令或输入加工代码。控制器读取存储器中事先编写好或由输入装置输入的加工代码后，驱动激光刻蚀装置、砂带磨削装置和工作平台对工件进行加工。进一步，所述容置柜体的侧壁上还设置有折叠式透明玻璃门。进一步，所述激光刻蚀装置的激光发生器组件采用二氧化碳激光器。进一步，砂带磨削装置的砂带磨头采用三轴驱动磨头。进一步，所述激光刻蚀装置的配套制冷系统采用激光水冷装置。所述激光水冷装置底部连接有若干万向轮。所述激光水冷装置的侧壁上装有不锈钢扶手。所述激光水冷装置具有状态指示灯。所述状态指示灯用于显示激光水冷装置工作状态。本专利技术还公开一种采用上述加工设备的加工方法，包括以下步骤：1)将待加工工件通过装夹装置固定在工作平台上。2)控制显示装置控制工作平台水平移动，将待加工工件调整至预设工作区域。3)启动激光刻蚀装置和砂带磨削装置。控制显示装置控制步进电机，进而调整工作平台的水平位置。控制显示装置控制直线丝杆导轨，进而调整激光刻蚀装置激光束的聚焦点以及砂带磨削装置磨头的竖直位置。4)激光束的聚焦点将待加工工件所需去除材料刻蚀，磨头将待加工工件所需去除材料磨削，未去除部分成型为所需形状。所述激光集尘装置处理加工过程中产生的有害气体及灰尘。本专利技术还公开一种采用上述加工设备的微型表面结构加工方法，包括以下步骤：1)将待加工工件通过装夹装置固定在工作平台上。2)砂带磨削装置对待加工工件进行表面抛磨。3)激光刻蚀装置对经过表面抛磨的待加工工件进行激光刻蚀，得到具有预设图案的成品器件。本专利技术还公开一种采用上述加工设备的微型表面结构加工方法，包括以下步骤：1)将待加工工件通过装夹装置固定在工作平台上。2)激光刻蚀装置对待加工工件进行激光刻蚀。3)砂带磨削装置对经过激光刻蚀的待加工工件进行表面抛磨，得到具有预设图案的成品器件。进一步，所述表面抛磨为多角度表面抛磨。进一步，待加工工件进行表面抛磨具体包括以下步骤：对所述待处理器件进行表面的粗磨。对经过粗磨的待处理器件进行表面的精磨。对经过精磨的待处理器件进行表面的抛光。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的：A.可结合所述砂带磨削装置加工效率高、工件表面完整性好及所述激光刻蚀装置可加工微纳结构表面的优点，实现高表面完整性微纳结构的高效加工；B.结构简单，工件拆装方便，工件无需多次装夹定位；C.可利用输入装置和显示装置调整设备状态，提高了工件加工的效率。附图说明图1为复合加工设备结构示意图；图2为激光刻蚀装置和砂带磨削装置安装示意图；图3为工件加工示意图；图4为多角度抛磨过程示意图。图中：床身1、底部支座101、安装平面1011、容置柜体102、激光刻蚀装置2、砂带磨削装置3、工作平台4、装夹装置401、激光水冷装置5、万向轮501、不锈钢扶手502、激光集尘装置6、控制显示装置7。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：激光刻蚀能实现微纳结构加工，砂带磨削可以有效提高工件的表面完整性，因此本实施例互补两种工艺，以期在零部件表面形成具有高表面完整性特征的微纳结构。参见图1和图2，本实施例公开一种激光砂带磨削复合加工设备，包括床身1、激光刻蚀装置2、砂带磨削装置3、工作平台4、激光集尘装置6和控制显示装置7。所述床身1包括底部支座101和容置柜体102。所述底部支座101上表面为安装平面1011。所述底部支座101的安装精度和抗振动能力较高。所述安装平面1011有较高的平面度。所述安装平面1011上安装有第一大理石立柱、第二大理石立柱和工作平台4。所述容置柜体102整体为下端敞口且内中空的矩形柜体。所述容置柜体102遮罩在安装平面1011上方。所述容置柜体102相对的两侧侧壁上开设有加工观察孔。所述容置柜体102的侧壁上还设置有折叠式透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光砂带磨削复合加工设备，其特征在于：包括床身(1)、激光刻蚀装置(2)、砂带磨削装置(3)、工作平台(4)、激光集尘装置(6)和控制显示装置(7)；/n所述床身(1)包括底部支座(101)和所述容置柜体(102)；所述底部支座(101)上表面为安装平面(1011)；所述安装平面(1011)上安装有第一大理石立柱、第二大理石立柱和工作平台(4)；所述容置柜体(102)整体为下端敞口且内中空的矩形柜体；所述容置柜体(102)遮罩在安装平面(1011)上方。所述容置柜体(102)相对的两侧侧壁上开设有加工观察孔；/n所述工作平台(4)上表面设置有用于装夹工件的装夹装置(401)；所述工作平台(4)下表面通过定位装置安装在安装平面(1011)上；所述定位装置包括x轴方向的直线丝杆导轨及y轴方向的直线丝杆导轨；/n所述激光刻蚀装置(2)通过丝杆螺母安装在第一大理石立柱上；步进电机驱动丝杆螺母，进而带动激光刻蚀装置(2)沿竖直方向直线运动；/n所述砂带磨削装置(3)通过丝杆螺母安装在第二大理石立柱上；步进电机驱动丝杆螺母，进而带动砂带磨削装置(3)沿竖直方向直线运动；/n所述激光集尘装置(6)用于吸附激光刻蚀装置(2)加工过程中产生的粉尘；/n所述控制显示装置(7)包括输入装置、存储器、控制器和显示屏；所述输入装置包括急停按钮、键盘和鼠标；所述键盘和鼠标用于发送操作命令或输入加工代码；控制器读取存储器中事先编写好或由输入装置输入的加工代码后，驱动激光刻蚀装置(2)、砂带磨削装置(3)和工作平台(4)对工件进行加工。/n...

【技术特征摘要】
20200321 CN 20201020420381.一种激光砂带磨削复合加工设备，其特征在于：包括床身(1)、激光刻蚀装置(2)、砂带磨削装置(3)、工作平台(4)、激光集尘装置(6)和控制显示装置(7)；
所述床身(1)包括底部支座(101)和所述容置柜体(102)；所述底部支座(101)上表面为安装平面(1011)；所述安装平面(1011)上安装有第一大理石立柱、第二大理石立柱和工作平台(4)；所述容置柜体(102)整体为下端敞口且内中空的矩形柜体；所述容置柜体(102)遮罩在安装平面(1011)上方。所述容置柜体(102)相对的两侧侧壁上开设有加工观察孔；
所述工作平台(4)上表面设置有用于装夹工件的装夹装置(401)；所述工作平台(4)下表面通过定位装置安装在安装平面(1011)上；所述定位装置包括x轴方向的直线丝杆导轨及y轴方向的直线丝杆导轨；
所述激光刻蚀装置(2)通过丝杆螺母安装在第一大理石立柱上；步进电机驱动丝杆螺母，进而带动激光刻蚀装置(2)沿竖直方向直线运动；
所述砂带磨削装置(3)通过丝杆螺母安装在第二大理石立柱上；步进电机驱动丝杆螺母，进而带动砂带磨削装置(3)沿竖直方向直线运动；
所述激光集尘装置(6)用于吸附激光刻蚀装置(2)加工过程中产生的粉尘；
所述控制显示装置(7)包括输入装置、存储器、控制器和显示屏；所述输入装置包括急停按钮、键盘和鼠标；所述键盘和鼠标用于发送操作命令或输入加工代码；控制器读取存储器中事先编写好或由输入装置输入的加工代码后，驱动激光刻蚀装置(2)、砂带磨削装置(3)和工作平台(4)对工件进行加工。


2.根据权利要求1所述的一种激光砂带磨削复合加工设备，其特征在于：所述容置柜体(102)的侧壁上还设置有折叠式透明玻璃门。


3.根据权利要求1或2所述的一种激光砂带磨削复合加工设备，其特征在于：所述激光刻蚀装置(2)的激光发生器组件采用二氧化碳激光器。


4.根据权利要求1或3所述的一种激光砂带磨削复合加工设备，其特征在于：砂带磨削装置(3)的砂带磨头采用三轴驱动磨头。


5.根据权利要求1所述的一种激光砂带磨削复...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖贵坚，贺毅，黄云，赵全忠，陈本强，王文玺，付强，冯英国，朱升旺，
申请(专利权)人：重庆大学，南京萃智激光应用技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50