(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211063142.3 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510000 广东省广州市东 风东路729号 (72)发明人 郑李娟　刘宇翔　王成勇　 (74)专利代理 机构 广州市时代知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44438 专利代理师 陈惠珠 (51)Int.Cl. B23K 26/00(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种机械激光同轴加工装置及加工方法 (57)摘要 本发明涉及激光加工技术领域， 具体涉及一 种机械激光同轴加工装置及加工方法， 机械激光 同轴加工装置包括主轴、 激光发生器； 激光聚焦 组件、 光纤、 光纤准直镜、 刀具， 光纤准直镜与所 述光纤连接， 光纤的轴线、 光纤准直镜的轴线和 主轴的轴线重合。 本发明将机械加工和激光加工 结合成一个部分， 实现了机械与激光同轴加工， 减少了空间的占用， 解决了单一的激光加工多层 复合材料时锥度大、 加工深径比有限、 孔槽加工 质量低等问题， 保证了加工精度， 突破了激光和 机械单一加工的能力极限。 本发 明可以有效降低 刀具磨损及断裂， 从而降低了生产成本。 本发明 可以实现机械激光同时或交替加工， 进一步提升 加工效率， 提高加工质量。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115502548 A 2022.12.23 CN 115502548 A 1.一种机 械激光同轴加工装置， 其特 征在于， 包括： 主轴； 设置于所述主轴上的激光发生器； 激光聚焦组件， 所述激光聚焦组件连接 于所述激光发生器和所述主轴之间； 用于传导激光发生器发出的激光的光纤， 所述光纤设置于所述主轴内， 且所述光纤贯 穿所述主轴的上 下端； 主轴刀夹， 设置 于所述主轴的下端； 刀具， 与所述主轴刀夹可拆卸链接， 且所述刀具位于所述 光纤的下 方； 所述光纤的轴线、 所述主轴的轴线、 所述主轴刀夹的轴线重合。 2.根据权利要求1所述的机械激光同轴加工装置， 其特征在于， 所述激光 聚焦组件包括 球透镜和自聚焦透 镜， 所述激光发生器、 球透 镜、 自聚焦透 镜依次连接 。 3.根据权利要求2所述的机械激光同轴加工装置， 其特征在于， 所述刀具设置有一供激 光通过的通 孔， 所述通孔沿所述刀具的中轴线贯 穿所述刀具 上下两端。 4.根据权利要求1所述的机械激光同轴加工装置， 其特征在于， 所述主轴靠近底部的位 置还连接有一压力脚。 5.根据权利要求1所述的机械激光同轴加工装置， 其特征在于， 所述刀具的下方设置有 一用于放置 工件的移动平台， 在所述移动平台上还设置有一用于装卸刀具的机 械手。 6.根据权利要求1所述的机械激光同轴加工装置， 其特征在于， 所述主轴刀 夹内设置有 一光纤快速 接口， 所述刀具内埋设有光纤。 7.根据权利要求1所述的机械激光同轴加工装置， 其特征在于， 所述主轴底部靠近所述 主轴刀夹的位置设置有一光纤准直镜， 所述光纤准直径与所述光纤连接， 且所述光纤与所 述光纤准直镜的连接处密封 。 8.根据权利要求1所述的机械激光同轴加工装置， 其特征在于， 所述主轴刀 夹内设置有 一聚焦镜 。 9.一种加工方法， 其特征在于， 应用权利要求1 ‑8任一所述的机械激光同轴加工装置， 采用激光加工和机械加工两种模式对工件进 行同时加工或交替加工； 采用激光加工和机械 加工两种模式对工件进行同时加工时， 主轴 所使用的刀具设置有供激光通过 的通孔， 加工 过程包括以下步骤： 开启激光 发生器， 激光 发生器产生的激光通过激光聚焦组件、 光纤和光 纤准直镜后通过刀具 的通孔聚焦在工件表面， 同时启动主轴并带动刀具转动， 主轴向下运 动， 进行材料去除加工 。 10.根据权利要9所述的加工方法， 其特征在于， 所述采用激光加工和机械加工两种模 式对工件进行交替加工时包括以下步骤： 开启激光发生器， 激光发生器产生的激光通过激 光聚焦组件、 光纤和刀具的通孔后聚焦在工件表 面， 进行材料激光烧蚀去除加工， 在激光加 工结束后， 关闭激光发生器， 将刀具连接到主轴刀夹， 启动主轴带动刀具转动， 主轴向下运 动， 刀具对工件表面进行 材料机械去除加工 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115502548 A 2一种机械激光同轴加工装 置及加工方 法 技术领域 [0001]本发明涉及激光加工技术领域， 具体涉及一种机械激光同轴加工装置及加工方 法。 背景技术 [0002]随着科学技术的迅速发展， 在国防军工、 航空航天、 仪器仪表、 汽车、 能源动力、 通 讯等领域涌现出大量新的多层 复合材料来满足电子系统的高频、 高速信号传输要求。 在传 统的机加工过程中， 一般是采用金属刀具通过切割、 铣、 钻等操作来实现加工。 针对新材料 加工， 激光加工虽然存在一定的优势， 但是激光加工同时也存在加工锥度大、 加工径深比有 限的问题， 且对于多层复合材料孔槽加工质量也不高， 而若采用传统机械加工的方式， 又存 在刀具磨损快等问题。 目前， 针对这一情况， 在加工中通常是采用传统机械加工和激光加工 复合的方式， 使用机械加工的设备和激光加工的设备分别对工件进行加工， 这样的方式使 得被加工工件需要在两个设备之间转移效率较差。 虽然现在也出现了能够在一个设备上同 时实现机械加工和激光加工的设备， 但是现在的加工设备中机械加工和激光加工都是分开 为两个部分， 当需要进行激光加工的时候使用激光机工的部分， 当需要使用机械加工的时 候则切换机械加工的部分， 这样的设置使得两个部分都需要单独设置移动机构， 不仅效率 不高， 且占用了大量的空间， 使得设备整体结构更加繁杂， 在切换不同部 分的过程中也可能 导致加工误差变大。 发明内容 [0003]本发明的目的是克服了现有技术的问题， 提供了一种机械激光 同轴加工装置， 还 提供了一种应用前述机 械激光同轴加工装置的加工方法。 [0004]为了达到上述目的， 本发明采用以下 方案： 一种机械激光同轴加工装置， 包括： 主轴； 设置于所述主轴上的激光发生器； 激光聚焦组件， 所述激光聚焦组件连接 于所述激光发生器和所述主轴之间； 用于传导激光发生器发出的激光的光纤， 所述光纤设置于所述主轴内， 且所述光 纤贯穿所述主轴的上 下端； 主轴刀夹， 设置 于所述主轴的下端； 刀具， 与所述主轴刀夹可拆卸链接， 且所述刀具位于所述 光纤的下 方； 所述光纤的轴线、 所述主轴的轴线、 所述主轴刀夹的轴线重合。 [0005]进一步的， 所述激光聚焦组件包括球透镜和 自聚焦透镜， 所述激光发生器、 球透 镜、 自聚焦透 镜依次连接 。 [0006]进一步的， 所述刀具设置有一供激光通过的通孔， 所述通孔沿所述刀具的中轴线 贯穿所述刀具 上下两端。说　明　书 1/5 页 3 CN 115502548 A 3