大连理工大学牛方勇获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种实时调节同步激光辅助加工中重要参数的装置及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117250907B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311226056.4,技术领域涉及:G05B19/19;该发明授权一种实时调节同步激光辅助加工中重要参数的装置及方法是由牛方勇;李正;蔡昕彤;董志刚;康仁科;吴东江设计研发完成,并于2023-09-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种实时调节同步激光辅助加工中重要参数的装置及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种实时调节同步激光辅助加工中重要参数的装置及方法,包括加工平台,还包括激光模块、数控机床模块、工控机、移动装置、检测模块、连接装置、位姿调节模块。在同步激光辅助加工中,所述检测模块实时检测加工温度场,所述工控机实时调控激光模块、数控机床模块和位姿调节模块,实现激光功率和刀具‑激光滞后距离等加工参数的实时调节。本发明可以根据加工温度场实现对重要加工参数的实时调整,规避了加工过程中使用不合理预设参数的情况,减小了固定参数在面对工况变化时会对工件加工质量造成的不利影响,同时使用优先级调节方式对主要参数的适应性调节可以使设备的使用更加合理,能量利用率得到提高。
本发明授权一种实时调节同步激光辅助加工中重要参数的装置及方法在权利要求书中公布了:1.一种实时调节同步激光辅助加工中重要参数的方法,其特征在于:采用的装置,包括加工平台3,还包括激光模块1、数控机床模块4、工控机5、移动装置6、检测模块7、连接装置8、位姿调节模块9; 所述的激光模块1包括激光器控制线1-1、激光器1-2和激光头1-3,所述激光模块1与工控机5相连,用于加工时执行工控机5发出的指令,对激光参数进行实时调节; 所述的数控机床模块4包括刀具4-1、机床主轴4-2、机床控制系统4-3及机床控制线4-4,所述数控机床模块4与工控机5相连,用于加工时执行工控机5发出的指令,对机械加工参数进行实时调节; 所述的检测模块7包括数据传输线7-1和热成像仪7-2,所述检测模块7与工控机5相连,用于加工时实时检测收集加工温度场数据,并将采集的数据传输到工控机5中; 所述的位姿调节模块9包括精密XY向位移平台9-1和位移平台控制线9-2,所述位姿调节模块9与工控机5相连,用于加工时执行工控机5发出的指令,对刀具-激光滞后距离进行实时调节; 所述的位姿调节模块9和数控机床模块4通过所述连接装置8相连; 所述检测模块7与所述移动装置6相连,所述移动装置6与工控机5相连,所述移动装置6用于在加工时执行工控机5发出的指令,调节所述检测模块7所处位置; 具体加工方法如下: 在加工工件前包括如下准备步骤: 步骤一:在工控机5中设定好以下标准值:激光功率PW、激光离焦量L离焦mm、刀具转速Vrmin、刀具进给速度fms、切削宽度W切削mm、材料熔点T熔点℃、刀具软化温度点T刀具软化℃、材料软化温度点T软化℃;将热成像仪7-2与工控机5进行连接,热成像仪7-2的移速设定为刀具4-2进给速度; 步骤二:将工控机5与激光模块1、数控机床模块4、位姿调节模块9进行连接并分别对其进行耦合控制,设定加工参数调节优先级,当加工温度场发现异常时,优先对高优先级的加工参数进行调节,若调节高优先级参数不能恢复异常或加工效率降低,则对下一优先级参数进行调节,否则仅对高优先级加工参数进行调节即可; 步骤三:在加工平台3上定位夹紧工件2,根据加工需求,调整连接装置8并控制精密XY向位移平台9-1将激光光斑移至待加热软化的工件2表面; 在加工工件时包括如下步骤: 综合考虑加工质量、加工效率及调节效果因素,针对加工时常见异常情况,制定加工参数实时调节方式如下: a-1.热成像仪7-2检测到待去除材料区域温度场内温度最高值Tmax超过材料熔点T熔点时,工控机5控制激光器1-2降低激光输出功率; a-2.热成像仪7-2检测到待去除材料区域温度场内温度最低值Tmin低于材料软化温度点T软化时,工控机5控制激光器1-2提高激光输出功率; b.热成像仪7-2检测到实际滞后距离L实际滞后与最优滞后距离L最优滞后不再相等时,工控机5控制精密XY向位移平台9-1实时带动激光头1-3进行移动,当L实际滞后大于L最优滞后时沿Y轴负向移动,偏小时移动方向相反,移动距离由实际滞后距离与最优滞后距离之差得到; c-1.热成像仪7-2检测到待去除材料区域温度场内温度最高值Tmax与最低值Tmin间差值超过额定值时,待去除材料软化不均匀易导致刀具磨损加剧,工控机5控制激光器1-2增大激光正离焦量或减小负离焦量; c-2.热成像仪7-2检测到待去除材料区域温度场内温度最高值Tmax与最低值Tmin间差值低于额定值时,充分软化的材料深度过浅小于刀具切深,工控机5控制激光器1-2增大激光负离焦量或减小正离焦量; d-1.热成像仪7-2检测到待去除材料区域温度场内介于温度最高值Tmax与材料软化温度点T软化间的材料宽度W被软化材料小于切削宽度W切削时,未完全软化的材料会被切削掉,工控机5综合考虑调节效果和加工效率因素按优先级选择调控模块,调控方法包括增加激光输出功率、增大激光离焦量或控制数控机床模块4降低进给速度,当调节高优先级参数无法满足调节需求时则对下一优先级参数进行调节; d-2.热成像仪7-2检测到待去除材料区域温度场内介于温度最高值Tmax与材料软化温度点T软化间的材料宽度W被软化材料大于切削宽度W切削两倍及以上时,被软化材料不能一次去除,工控机5综合考虑调节效果和加工效率因素按优先级选择调控模块,调控方法包括降低激光输出功率、减小激光离焦量或控制数控机床模块4增加进给速度,当调节高优先级参数无法满足调节需求时则对下一优先级参数进行调节; e.热成像仪7-2检测到待去除材料区域温度场处于合适条件时,但刀具4-1前沿在激光束和切削热的叠加作用下超过刀具软化温度点T刀具软化时,工控机5控制数控机床4-3降低机床主轴4-2转速,减少切削热,所述合适条件即满足abcd条件; f.热成像仪7-2检测到刀具4-1即将切入或切出工件时,工控机5控制激光模块1、数控机床模块4、位姿调节模块9及时打开与关闭; 步骤二中,各加工参数调节优先级为:激光功率或滞后距离激光离焦量刀具进给速度主轴转速。
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