一种激光车削加工回转体零件的方法技术

本申请涉及一种激光车削加工回转体零件的方法，向回转体输入纳秒激光束，作用于回转体加工面，进行粗加工；向回转体输入皮秒激光激光束、飞秒激光激光束或皮秒激光、飞秒激光合束形成的组合激光束，作用于回转体加工面，进行精加工；各个激光束的第一边界位置为回转体径向，第二边界位置为回转体切向，径向输入激光束与切向输入激光束垂直，激光束射向回转体加工面的位置包括第一输入边界位置、第二输入边界位置及第一边界位置、第二边界位置之间夹角范围内的任意位置；本方法通过设定激光光斑和材料表面之间不同的作用方式，选择不同脉宽、波长、能量的激光器进行组合对回转体零件一次装夹，进行激光车削加工成型，其加工高效、精度高。精度高。精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种激光车削加工回转体零件的方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，具体涉及一种激光车削加工回转体零件的方法。

技术介绍

[0002]车削加工主要是针对回转表面结构进行材料去除成型的加工方法。传统的车削加工是利用金属切削刀具施加的切削应力使胚料或工件上多余的材料层变形成切屑，让工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量，要求金属切削刀具硬度必须超过工件材料硬度；同时，由于加工中的磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损等各类刀具磨损形式，会明显降低刀具使用寿命。对于淬硬钢(HRC＞60)、硬质合金、陶瓷、聚晶金刚石等硬质材料的回转零件，传统车削加工刀具寿命极低，甚至无法加工。
[0003]激光加工是利用光和热对材料进行去除的一种加工方式，具有无接触、无加工应力、精度高和高能量等特点，已成为国内外进行超硬材料加工的重要手段。激光按照脉宽的大小可以分为纳秒激光、皮秒激光和飞秒激光三类，其中纳秒激光加工效率较高、加工精度较低，热影响区较大；皮秒激光和飞秒激光的热影响区较小，加工精度高，但加工效率低。
[0004]目前激光加工主要集中在激光焊接、激光切割和激光打标等应用领域，对于回转体零件的成型加工很少。由于激光车削加工回转体表面结构复杂，实际能量密度较难控制，以及激光光斑大小的固定性和激光能量的发散性，激光车削加工在学术界和工业界仍然很少受到重视。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对以上不足之处，提供了一种激光车削加工回转体零件的方法。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是，提供一种激光车削加工回转体零件的方法：
[0007]向回转体输入纳秒激光束，作用于回转体加工面，进行粗加工；
[0008]向回转体输入皮秒激光激光束、飞秒激光激光束或皮秒激光、飞秒激光合束形成的组合激光束，作用于回转体加工面，进行精加工；
[0009]激光束射向回转体加工面的第一边界位置为回转体径向、第二边界位置为回转体切向；
[0010]由第一边界位置、第二边界位置分别射向回转体确定的一激光加工点的两激光束垂直；
[0011]激光束射向回转体确定的一激光加工点的方式包括第一输入边界位置入射、第二输入边界位置入射及第一边界位置、第二边界位置之间夹角范围内的任意位置入射；
[0012]各个激光束的中心线与垂直于回转体轴线的平面之间的夹角为0
‑
10度；
[0013]所述的激光车削加工回转体零件的方法，包括以下步骤：
[0014]S1：将标准件毛胚清洗后装夹于高速主轴；
[0015]S2：校准标准件毛胚装夹时的端面跳动和径向跳动；
[0016]S3：使用纳秒激光进行零件轮廓成型粗加工；
[0017]S4：使用皮秒激光、飞秒激光或皮秒激光、飞秒激光合束的组合激光进行零件轮廓的半精/精加工，去除纳秒激光加工过程中，热影响区对于表面质量的影响。
[0018]进一步的，加工回转体的端面内圆孔时，激光束与端面垂直。
[0019]进一步的，所述的标准件毛胚为聚晶金刚石、立方氮化硼、陶瓷、石墨、硬质合金或淬硬钢。
[0020]进一步的，在步骤S3或S4中，激光加工方式为二维加工或三维加工。
[0021]进一步的，在步骤S3中，采用的纳秒激光器为YAG激光器、CO2激光器和光纤激光器中的任意一种，采用的光源波长是红外、绿外和紫外中的任意一种。
[0022]进一步的，在步骤S4中，采用的皮秒激光器为YAG激光器、CO2激光器和光纤激光器中的任意一种，采用的光源波长是红外、绿外和紫外中的任意一种。
[0023]进一步的，在步骤S4中，采用的飞秒激光器为YAG激光器、CO2激光器和光纤激光器中的任意一种，采用的光源波长是红外、绿外和紫外中的任意一种。
[0024]进一步的，在步骤S1中，标准件毛胚的装夹为一次装夹。
[0025]进一步的，在步骤S4中，加工过程中需使用辅助气体对加工面进行冷却，同时去除加工表面熔渣。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：提供了一种激光车削加工回转体零件的方法，通过设定激光光斑和材料表面之间不同的作用方式，选择不同脉宽、波长、能量的激光器进行组合对回转体零件一次装夹，进行激光车削加工成型，充分利用了纳秒高效率、皮秒和飞秒高精度的特点，其加工高效、精度高。
附图说明
[0027]下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。
[0028]图1为加工流程示意图。
[0029]图2为激光作用于回转体的示意图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]如图1所示，一种激光车削加工回转体零件的方法：
[0032]向回转体输入纳秒激光束，作用于回转体加工面，进行粗加工；
[0033]向回转体输入皮秒激光激光束、飞秒激光激光束或皮秒激光、飞秒激光合束形成的组合激光束，作用于回转体加工面，进行精加工；
[0034]激光束射向回转体加工面的第一边界位置为回转体径向、第二边界位置为回转体切向；
[0035]由第一边界位置、第二边界位置分别射向回转体确定的一激光加工点的两激光束垂直；
[0036]激光束射向回转体确定的一激光加工点的方式包括第一输入边界位置入射、第二
输入边界位置入射及第一边界位置、第二边界位置之间夹角范围内的任意位置入射；
[0037]各个激光束的中心线与垂直于回转体轴线的平面之间的夹角为0
‑
10度；
[0038]加工回转体的端面内圆孔时，激光束与端面垂直。
[0039]所述的激光车削加工回转体零件的方法，包括以下步骤：
[0040]S1：将标准件毛胚清洗后装夹于高速主轴，标准件毛胚的装夹为一次装夹；
[0041]S2：校准标准件毛胚装夹时的端面跳动和径向跳动；
[0042]S3：使用纳秒激光进行零件轮廓成型粗加工；
[0043]S4：使用皮秒激光、飞秒激光或皮秒激光、飞秒激光合束的组合激光进行零件轮廓的半精/精加工，去除纳秒激光加工过程中，热影响区对于表面质量的影响。
[0044]如图2所示，工作原理为：采用纳秒
‑
皮秒
‑
飞秒组合加工系统，通过激光光斑和回转体材料表面之间不同的作用方式，径向激光束1、切线激光束2，照射在回转体4加工面上形式不同大小不同形状的加工作用面3，实现端面、外圆、槽、锥面、车断、内圆和螺纹的激光车削加工；纳秒激光用于零件轮廓成型加工，提高工作效率；皮秒激光或飞秒激光用于零件轮廓的精加工，去除纳秒激光加工过程中，热影响区对于表面质量的影响，保证加工零件的尺寸精度和形位公差。
[0045]本方法通过设定激光光斑和材料表面之间不同的作用方式，选择不同脉宽、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光车削加工回转体零件的方法，其特征在于：向回转体输入纳秒激光束，作用于回转体加工面，进行粗加工；向回转体输入皮秒激光激光束、飞秒激光激光束或皮秒激光、飞秒激光合束形成的组合激光束，作用于回转体加工面，进行精加工；激光束射向回转体加工面的第一边界位置为回转体径向、第二边界位置为回转体切向；由第一边界位置、第二边界位置分别射向回转体确定的一激光加工点的两激光束垂直；激光束射向回转体确定的一激光加工点的方式包括第一输入边界位置入射、第二输入边界位置入射及第一边界位置、第二边界位置之间夹角范围内的任意位置入射；各个激光束的中心线与垂直于回转体轴线的平面之间的夹角为0
‑
10度。2.根据权利要求1所述的激光车削加工回转体零件的方法，其特征在于，加工步骤如下：S1：将标准件毛胚清洗后装夹于高速主轴；S2：校准标准件毛胚装夹时的端面跳动和径向跳动；S3：使用纳秒激光进行零件轮廓成型粗加工；S4：使用皮秒激光、飞秒激光或皮秒激光、飞秒激光合束的组合激光进行零件轮廓的半精/精加工，去除纳秒激光加工过程中，热影响区对于表面质量的影响。3.根据权利要求1或2所述的激光车削加工回转体零件的方法，其特征在于：加工回转体的端面内圆孔时，激光束与端面垂直。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成勇，张星广，胡小月，丁峰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：