一种自由曲面上的投影式激光刻蚀方法

摘要

本发明公开了一种自由曲面上的投影式激光刻蚀方法，该方法利用激光振镜和三轴坐标定位技术相结合，采用分块平行投影和高度映射原理，基于自由曲面零件的离散点云模型直接进行表面激光精密刻蚀加工。该方法利用激光加工在聚焦镜焦深范围内光斑形状尺寸、能量分布等加工特性保持不变的特点，将自由曲面转化为若干平面子块的加工，即便采用现有的激光刻蚀加工工艺也可以大幅度提高自由曲面高精度加工时的效率。激光束的聚焦光斑可达几个微米直径，比传统刀具加工部位的尺寸小很多，通过控制激光能量特性，可实现10微米左右的加工精度。该方法能够在满足自由曲面表面图案刻蚀加工的高精度、高效率要求前提下，实现自由曲面的高可靠性、柔性化加工。

主权项

一种自由曲面上的投影式激光刻蚀方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(1)建立XYZ直角坐标系下的自由曲面零件表面的离散点云模型，离散点云模型中的数据要么直接来自于将计算机辅助设计自由曲面零件的三维实体模型转换的点云数据，要么来自于对已有的自由曲面零件进行反向工程测量获得的点云数据；(2)将自由曲面上待刻蚀加工的图形或图案划分为子块，且在子块内部的点云数据Z坐标值的最大差值小于聚焦光路确定的激光焦深；设与各子块内部点云数据Z坐标平均值对应或最接近的点为该子块的加工起始位置，则其Z坐标值即为该子块对应的激光加工焦距；(3)将各子块内的待加工图形或图案依照平行投影原则向XY平面进行投影，获得子块投影加工图形；(4)控制XY二维工作台将激光定位到自由曲面上第一个子块的加工起始位置，再在Z轴方向上调节激光焦点与加工起始位置的Z坐标重合；(5)利用二轴激光振镜对振镜扫描区域内所有具有相同Z坐标值的子块投影图形进行扫描加工；(6)按照(4)至(5)的步骤，遍历各子块进行加工，直至所有子块子块投影图形全部加工完毕。