申请/专利权人：中国科学院西安光学精密机械研究所

申请日：2023-03-24

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN116441765B

主分类号：B23K26/70

分类号：B23K26/70

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2023.08.04#实质审查的生效;2023.07.18#公开

摘要：本发明属于一种螺旋线轨迹规划方法，为解决现有激光加工系统进行微孔激光加工时，微孔底面往往呈现出凹凸不平的几何形貌，影响微孔加工精度，使加工过程无法得到精确控制，以及加工效果难以满足大深径比微孔加工需求的技术问题，提供一种直圆孔激光加工螺旋线轨迹规划方法，基于直圆孔的几何信息，给出了深度方向的动态分层方法，使得直圆孔可在不同深度位置规划不同的层内轨迹参数，使得到的螺旋线轨迹更加精准，不受微孔深径比影响，能够充分满足大深径比微孔的加工需求。

主权项：1.一种直圆孔激光加工螺旋线轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，沿孔的轴向ha将孔深分割为m个区间，再将每个区间沿轴向ha分为nm层，m和nm均为大于1的整数；S2，根据步骤S1的分层结果和各层的深度，确定各层的中心点和轴向边界点；各层的中心点和轴向边界点通过下式确定：pn＝hc-dnha+pm-hchahabn＝pn+pm-hc-pm-hchaha其中，pn为第n层的中心点，bn为第n层的轴向边界点，n大于等于1且小于等于孔深方向的总层数，hc为直圆孔的孔位点，dn为第n层的高度位置，pm为直圆孔的最高点；S3，对于每一层，确定沿轴向的任一截面内加工螺旋线的轨迹类型；所述加工螺旋线的轨迹类型包括以下四种：每一圈包围的螺旋环面积相等，记作类型一；相邻螺距比例相等，记作类型二；将截面沿半径划分为多个区域，每个区域内相邻螺距相等，记作类型三；将截面沿半径划分为多个区域，每个区域内相邻螺距线性变化，记作类型四；S4，根据加工螺旋线的轨迹类型，获取加工螺旋线各圈的半径，确定加工螺旋线的轨迹点坐标，具体为：S4.1，根据加工螺旋线的轨迹类型，获取加工螺旋线各圈的半径加工螺旋线的轨迹类型为类型一时，第Nc圈的半径rc为： 其中，R为直圆孔的半径，N为加工螺旋线的固定圈数；加工螺旋线的轨迹类型为类型二时，第Nc圈的半径rc为： 其中，lk为加工螺旋线的初始间隔；k为相邻螺距的比例值；加工螺旋线的轨迹类型为类型三时，第Nc圈的半径rc为： 其中，q＝1,2,3,…,p，p为加工螺旋线的轨迹类型为类型三时，截面沿半径划分的区域总数，sli为当前区域之前的区域的螺距，Ni为加工螺旋线的轨迹类型为类型三时，当前区域之前的区域的圈数，i为加工螺旋线的轨迹类型为类型三时，当前区域之前的区域计数参数，slq为第q区域的螺距；加工螺旋线的轨迹类型为类型四时，第Nc圈的半径rc为： 其中，r为当前区域之前的区域计数参数，Nr为加工螺旋线的轨迹类型为类型四时，当前区域之前的区域的圈数，t＝1,2,3,…,s，s为加工螺旋线的轨迹类型为类型四时，截面沿半径划分的区域总数，rt-1为t-1区域的半径，slt为t区域的初始螺距； 其中，lt为第t区域的宽度；Nt为第t区域的圈数；S4.2，通过下式得到加工螺旋线的轨迹点坐标Psx,y,z,1： S5，构建各层的局部坐标系，根据各层的局部坐标系，得到加工螺旋线的轨迹点映射到各层的变换矩阵，确定各层变换后的加工螺旋线轨迹点，得到完整的螺旋线轨迹，具体为：S5.1，构建各层的局部坐标系Mlocal，Mlocal＝[xl,yl,zl]；其中，zl＝ha，yl＝zl×xl；其中，bn为第n层的轴向边界点，pn为第n层的中心点；S5.2，通过下式得到加工螺旋线的轨迹点映射到各层的变换矩阵Mt： S5.3，通过下式得到各层变换后的加工螺旋线轨迹点Qs：Qs＝Mt·Ps；S5.4，根据各层变换后的加工螺旋线轨迹点Qs，得到完整的螺旋线轨迹。

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权利要求：

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