【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自由曲面加工，更具体地讲，涉及一种自由曲面电路的激光增材制造方法。
技术介绍
1、随着电子信息产业发展，为满足电子产品三维集成需求，需要在复杂的自由曲面基材表面制造可靠的电路、电阻等电气功能结构，激光微增材制造技术通过对待加工表面基材进行激光刻蚀重构→涂布金属浆料→激光熔覆的方式可在多种基材表面完成电气功能结构的制造，然而在面对复杂的自由曲面加工场景，如何高效、高精度地控制激光在不同入射角下条件下完成对复杂自由曲面各区域的高一致性加工成为新的挑战；
2、中国专利，公开号cn111375899a，具体公开了一种大曲率曲面激光加工成型方法，加工装备包含五个机械运动轴，包括x直线轴、y直线轴、z直线轴中心转台的a旋转轴和c旋转轴，通过振镜偏转-变焦控制激光光斑沿x轴、y轴和z轴运动工作；
3、中国专利，公开号cn105365531a，具体公开了一种大曲率曲面激光加工成型方法，用于复杂型面刀具大曲率曲面的高效高精度激光成型加工；上述专利表明通过八自由度激光加工设备完成自由曲面的激光加工是可行的，且在提升效率、精度方面具有显著优势；
4、然而，激光微增材制造的加工效果对激光与表面间的作用十分敏感，当激光未沿法线入射时，理想的圆形光斑将变形为椭圆形光斑使激光能量分布发生畸变最终导致激光与表面之间的作用效果偏离理想效果，产生增材制造电路结合力减弱、边缘图形精度恶化的后果，为减弱激光未沿法线入射带来的负面影响，一方面需要在兼顾效率的同时使激光以尽量小的入射角入射，另一方面需要针对不同的激光入射角
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种自由曲面电路的激光增材制造方法，通过控制激光器与自由曲面电路之间位置，保证激光以尽量小的入射角入射各加工区域，同时可通过将激光参数和入射角进行动态关联控制保证自由曲面表面电路高效、高精度、高可靠性的激光微增材制造加工；
2、本专利技术解决技术问题所采用的解决方案是：
3、一种自由曲面电路的激光增材制造方法，具体包括以下步骤：
4、步骤s1:提取介质基体上待增材制造的曲面金属导体模型；
5、步骤s2:将曲面金属导体模型划分为多个四边形网格，计算每个四边形网格中各顶点的曲率，获得各顶点位置的曲率平均值；
6、步骤s3:根据曲率平均值将曲面金属导体模型划分为多个振镜加工区域；
7、步骤s4:在每个振镜加工区域边界处且在介质基体上设置定位点；
8、步骤s5:根据最小法线夹角原则，求解每个振镜加工区域的最佳加工姿态，并计算得到五个机械运动轴的参数；
9、步骤s6:在每个振镜加工区域内，针对该区域内所有四边形网格顶点确定在最佳加工姿态下的激光入射角；根据激光入射角匹配激光参数，并按s型往复式规划激光运动路径进行激光增材制造。
10、本专利技术利用基于曲面曲率的振镜加工区域分割方式保证了各振镜加工区域整体起伏量可控，利用定位点对各振镜加工区域进行定位保证相邻加工区域之间的可靠拼接，拼接精度可达±20μm，利用最小法线夹角原则确定每个振镜加工区域的加工姿态保证振镜加工区域内各位置加工时激光能以尽量垂直的角度作用于待加工位置，利用基于入射角动态匹配工艺参数的方法提升了激光对曲面作用的一致性改善光斑变形产生的负面影响，通过该方法可解决适用于自由曲面激光微增材制造加工的激光控制问题，提高各区域附着力的一致性、提高电路边缘精度，为高效、高质量自由曲面微增材制造加工奠定基础。
11、在一些可能的实施方式中，
12、所述四边形网格的边长为l，0.1≤l≤1mm。
13、在一些可能的实施方式中，
14、所述曲率平均值为h，
15、其中k1为过该顶点的所有光滑曲线切线的曲率的最大值；
16、k2为过该顶点的所有光滑曲线切线的曲率的最小值。
17、在一些可能的实施方式中，
18、每个振镜加工区域中所有顶点的曲率平均值的绝对值之和为a,其中，0.5mm-1≤k≤2mm-1，l为四边形网格的边长。
19、在一些可能的实施方式中，
20、所述定位点为盲孔、刻线中的任意一种或多种。
21、在一些可能的实施方式中，
22、所述步骤s5中最小法线夹角原则具体是指在加工姿态下，激光在该振镜加工区域的各顶点处入射方向与对应顶点法线方向夹角之和最小。
23、在一些可能的实施方式中，
24、所述步骤s6中的根据激光入射角匹配激光参数具体是指，根据激光入射角和曲面金属导体模型的材料匹配激光参数，获得该激光入射角下最优的激光功率、重复频率、扫描速度、扫描线距以及重复次数。
25、在一些可能的实施方式中，
26、所述激光参数存储在激光工艺数据库中且在前期工艺试验后建立。
27、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
28、本专利技术利用最小夹角法则确定各振镜加工区域加工姿态使激光能以尽量小的入射角加工自由曲面各区域；
29、本专利技术通过定位点保证激光对振镜加工区域的加工精度，调用针对具体材料建立激光工艺数据库，保证加工质量；
30、本专利技术通过最小法线夹角原则确定每个振镜加工区域的加工姿态保证振镜加工区域内各位置加工时激光能以尽量垂直的角度作用于待加工位置，利用基于入射角动态匹配工艺参数的方法提升了激光对曲面作用的一致性改善光斑变形产生的负面影响；
31、本专利技术可解决适用于自由曲面激光微增材制造加工的激光控制问题，提高各区域附着力的一致性、提高电路边缘精度，为高效、高质量自由曲面微增材制造加工奠定基础。
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1.一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，每个所述四边形网格的边长为L，0.1≤L≤1mm。
3.根据权利要求1所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，所述曲率平均值为H，
4.根据权利要求2所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，每个振镜加工区域中所有顶点的曲率平均值的绝对值之和为A,其中，0.5mm-1≤K≤2mm-1，L为四边形网格的边长。
5.根据权利要求1所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，所述定位点为盲孔、刻线中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S5中最小法线夹角原则具体是指在加工姿态下，激光在该振镜加工区域的各顶点处入射方向与对应顶点法线方向夹角之和最小。
7.根据权利要求1所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，所述步骤S6中的根据激光入射角匹配激光参数具体是指，根据激
8.根据权利要求7所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，所述激光参数存储在激光工艺数据库中且在前期工艺试验后建立。
...【技术特征摘要】
1.一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，每个所述四边形网格的边长为l，0.1≤l≤1mm。
3.根据权利要求1所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，所述曲率平均值为h，
4.根据权利要求2所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，每个振镜加工区域中所有顶点的曲率平均值的绝对值之和为a,其中，0.5mm-1≤k≤2mm-1，l为四边形网格的边长。
5.根据权利要求1所述的一种自由曲面电路的激光增材制造方法，其特征在于，所述定位点为盲孔、刻线中的任意...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎康杰，方杰，崔西会，刘云峰，刘建国，刘义，万养涛，许冰，李文，聂剑坤，彭颐豫，张坤，邓强，吴婷，冯雪华，伍艺龙，庞婷，卢茜，史平怡，蒋苗苗，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：
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