一种多激光组合多轴车铣复合机床制造技术

本实用新型专利技术提供一种多激光组合多轴车铣复合机床，包括机架，所述机架上分别设有第一激光加工区域、第二激光加工区域、X轴运动组件，所述第一激光加工区域包括第一激光加工组件和第一运动组件；第二激光加工区域包括第二激光加工组件和第二运动组件；所述X轴运动组件位于第一激光加工组件、第二激光加工组件下方。本实用新型专利技术组合纳秒、皮秒和飞秒激光器分别进行刀具粗、半精和精加工，通过多轴运动平台设计实现车铣复合加工，实现复杂型面刀具一次装夹加工成型，有效提高加工效率和加工质量，解决了一般激光加工无法实现复杂型面刀具加工,以及多次装夹造成的加工效率低、质量差等问题，对提高我国高端刀具制造水平具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种多激光组合多轴车铣复合机床
本技术属于激光加工设备
，具体涉及一种多激光组合多轴车铣复合机床。
技术介绍
随着3C电子、汽车、模具、航空航天等领域高速发展，典型难加工材料被广泛应用，对加工质量及加工效率的要求也不断提高。为满足关键领域材料的加工需求，切削刀具材料向超硬方向发展，刀具型面趋于复杂，对精度与质量要求更高。由于刀具本身材料的难加工特性，采用金刚石砂轮磨削等传统加工方法制造超硬刀具、复杂形状刀具尤为困难，制造成本高、加工效率低、加工工艺极其复杂。激光加工具有无接触、高能量、加工灵活、热影响区小、无材料选择性等特点，成为国内外代替传统难加工材料加工方式的重要手段。激光加工装备水平是制约先进激光加工技术发展的关键。国外高端激光加工机床制造商GF、DMGMORI、C.B.Ferrari和EWAG等主要采用纳秒或皮秒单一激光进行激光铣削加工，而国内牧激机床主要采用单一激光进行车削加工。另外，专利201710958233.6公开了一种组合式多功能激光加工机床，将传统机械加工与激光加工方法集合在一台机床，主要用于材料的钻孔、切割、铣削加工，无法满足复杂型面刀具激光车铣复合等加工。目前国际上激光机床主要适用于激光切割、打孔和表面纹理加工，尚未有具有整体专用系统设计且满足复杂型面刀具粗、精加工以及车铣复合加工等应用刀具要求的激光机床。针对复杂型面刀具的激光加工要求以及激光加工机床现状，亟需设计研制组合式激光加工机床，兼顾纳秒、皮秒和飞秒等不同特性激光的加工效率与加工质量，并通过运动轴设计进行车铣复合加工，实现一次装夹加工成型。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种多激光组合多轴车铣复合机床，本技术组合纳秒、皮秒和飞秒激光器分别进行刀具粗、半精和精加工，通过多轴运动平台设计实现车铣复合加工，实现复杂型面刀具一次装夹加工成型，有效提高加工效率和加工质量，解决了一般激光加工无法实现复杂型面刀具加工。本技术的技术方案为：一种多激光组合多轴车铣复合机床，包括机架，其特征在于，所述机架上分别设有第一激光加工区域、第二激光加工区域、X轴运动组件，所述第一激光加工区域包括第一激光加工组件和第一运动组件，所述第一激光加工组件与第一运动组件配合连接；第二激光加工区域包括第二激光加工组件和第二运动组件，所述第二激光加工组件与第二运动组件配合连接；所述X轴运动组件位于第一激光加工组件、第二激光加工组件下方。进一步的，所述X轴运动组件的最大直线移动范围为1500mm，最高定位精度为0.1μm。进一步的，所述X轴运动组件上设有中心转台和刀柄，所述刀柄夹持在中心转台的中间区域；所述中心转台内设有马达。所述刀柄用于装夹刀具，所述马达可驱动中心转台旋转。进一步的，所述马达驱动中心转台沿A轴、C轴进行高速旋转；所述A轴为与X轴运动组件平行的轴，所述C轴为与X轴运动组件垂直的轴。进一步的，所述中心转台沿A轴的转动范围为-140°-140°，所述中心转台沿C轴的转动范围为0°-360°，最高旋转定位精度均为0.001°。进一步的，所述第一运动组件包括Y1轴运动组件和Z1轴运动组件；所述第一激光加工组件分别通过Y1轴运动组件和Z1轴运动组件进行Y轴和Z轴方向的直线移动，所述第一激光加工组件在Y1和Z1轴的最大直线移动范围分别为500和600mm，最高定位精度为0.1μm。进一步的，所述第一激光加工组件包括纳秒激光器、纳秒激光器固定架、第一加工区域振镜扫描模块、第一加工区域激光头，所述纳秒激光器设置在纳秒激光器固定架上，所述纳秒激光器固定架与Y1轴运动组件连接，所述第一加工区域振镜扫描模块、第一加工区域激光头分别与Z1轴运动组件连接。进一步的，所述第二运动组件包括Y2轴运动组件和Z2轴运动组件；所述第二激光加工组件分别通过Y2轴运动组件和Z2轴运动组件进行Y轴和Z轴方向的直线移动，所述第二激光加工组件在Y2和Z2轴的最大直线移动范围分别为500和600mm，最高定位精度为0.1μm。进一步的，所述第二激光加工组件包括皮秒和飞秒激光器、皮秒和飞秒激光器固定架、第二加工区域振镜扫描模块、第二加工区域激光头、CCD模块、光路传输模块，所述皮秒和飞秒激光器设置在皮秒和飞秒激光器固定架上，所述皮秒和飞秒激光器一侧设有光路传输模块，所述第二加工区域振镜扫描模块、第二加工区域激光头分别与Z2轴运动组件连接，所述CCD模块设置于所述皮秒和飞秒激光器固定架一侧，所述皮秒和飞秒激光器固定架与Y2轴运动组件连接。特别的，所述皮秒和飞秒激光器共用一套光路，按照需求进行激光光源切换；特别的，CCD模块可进行刀具加工精度在线监测。进一步的，所述机架包括矿物质床身和矿物质立柱。进一步的，所述激光机床连接有静音吸尘器和防尘装置，实现加工时废屑、废气的去除。一种多激光组合多轴车铣复合机床的加工方法,具体为：被加工刀具可通过X轴运动平台直线移动到第一加工区域进行纳秒激光粗加工，移动到第二加工区域进行皮秒激光半精加工或飞秒激光精加工；通过A轴偏转90°与Y轴平行后固定，C轴持续360°旋转，可以实现激光车加工；通过A、C、X、Y1、Z1之间或A、C、X、Y2、Z2之间的联动控制，可以实现激光铣加工，最终实现激光车铣复合加工。本技术的主要创新点在于：1.激光机床组合纳秒、皮秒和飞秒激光，可分别进行刀具粗、半精和精加工；2.通过多轴运动平台设计，实现激光车铣复合加工；3.通过以上两点的组合，实现复杂型面刀具一次装夹激光加工成型。本技术的有益效果在于：本技术提供一种多激光组合多轴车铣复合机床，组合纳秒、皮秒和飞秒激光器分别进行刀具粗、半精和精加工，通过多轴运动平台设计实现车铣复合加工，实现复杂型面刀具一次装夹加工成型，有效提高加工效率和加工质量，解决了一般激光加工无法实现复杂型面刀具加工,以及多次装夹造成的加工效率低、质量差等问题，对提高我国高端刀具制造水平具有重要意义。附图说明图1为本技术的结构示意图；本技术附图中，1-机架、2-Y1轴运动组件、3-Z1轴运动组件、4-纳秒激光器固定架、5-纳秒激光器、6-皮秒和飞秒激光器、7-皮秒和飞秒激光器固定架、8-光路传输模块、9-第二加工区域扫描振镜模块、10-CCD模块、11-X轴运动组件、12-第二加工区域激光头、13-Z2轴运动组件、14-Y2轴运动组件、15-第一加工区域扫描振镜模块、16-第一加工区域激光头、17-中心转台、18-刀柄、100-第一激光加工区域、200-第二激光加工区域、101-第一运动组件、102-第一激光加工组件、201-第二运动组件、202-第二激光加工组件。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本技术进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本技术，并不限定本技术的保护范围。...

【技术保护点】
1.一种多激光组合多轴车铣复合机床，包括机架，其特征在于，所述机架上分别设有第一激光加工区域、第二激光加工区域、X轴运动组件，所述第一激光加工区域包括第一激光加工组件和第一运动组件，所述第一激光加工组件与第一运动组件配合连接；第二激光加工区域包括第二激光加工组件和第二运动组件，所述第二激光加工组件与第二运动组件配合连接；所述X轴运动组件位于第一激光加工组件、第二激光加工组件下方；/n所述X轴运动组件的最大直线移动范围为1500mm，最高定位精度为0.1μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种多激光组合多轴车铣复合机床，包括机架，其特征在于，所述机架上分别设有第一激光加工区域、第二激光加工区域、X轴运动组件，所述第一激光加工区域包括第一激光加工组件和第一运动组件，所述第一激光加工组件与第一运动组件配合连接；第二激光加工区域包括第二激光加工组件和第二运动组件，所述第二激光加工组件与第二运动组件配合连接；所述X轴运动组件位于第一激光加工组件、第二激光加工组件下方；
所述X轴运动组件的最大直线移动范围为1500mm，最高定位精度为0.1μm。


2.根据权利要求1所述的一种多激光组合多轴车铣复合机床,其特征在于，所述X轴运动组件上设有中心转台和刀柄，所述刀柄夹持在中心转台的中间区域；所述中心转台内设有马达。


3.根据权利要求2所述的一种多激光组合多轴车铣复合机床,其特征在于，所述马达驱动中心转台沿A轴、C轴进行高速旋转；所述A轴为与X轴运动组件平行的轴，所述C轴为与X轴运动组件垂直的轴。


4.根据权利要求3所述的一种多激光组合多轴车铣复合机床,其特征在于，所述中心转台沿A轴的转动范围为-140°-140°，所述中心转台沿C轴的转动范围为0°-360°，最高旋转定位精度均为0.001°。


5.根据权利要求1所述的一种多激光组合多轴车铣复合机床,其特征在于，所述第一运动组件包括Y1轴运动组件和Z1轴运动组件；
所述第一激光加工组件分别通过Y1轴运动组件和Z1轴运动组件进行Y轴和Z轴方向的直线移动，所述第一激光加工组件在Y1和Z1轴的最大直线移动范围分别为500和600mm，最高定位精度为0.1μm。

【专利技术属性】
技术研发人员：王成勇，林海生，胡小月，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44