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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于超材料功能结构及其建模与数字化激光加工技术领域，涉及一种回转体曲面超材料功能结构的自动分区激光加工方法。包括对回转体工件的母线方程拟合及三维模型重建，实现超材料功能结构单元在回转体工件表面的单元重构和排布，并计算出在满足三维振镜的最大加工范围下的单元分区大小，得到分区间中心坐标的位置关系，并将其转化为对应的五轴运动轨迹，通过比较每个单元的行列坐标与分区的边界条件，确定每个单元所属的分区，并将完成分区后的超材料功能结构单元图形阵列进行投影畸变补偿获得二维阵列。根据生成的五轴运动轨迹以及中每片分区投影后的二维阵列，通过五轴运动系统实现针对任意回转体曲面超材料功能结构的自动化分区加工。

主权项：1.一种回转体曲面超材料功能结构的自动分区激光加工方法，其特征在于，步骤如下：S01如已知待加工回转体工件模型，则直接使用已知模型，确定回转体曲面的母线方程；若模型未知或尺寸与理论值偏差在5％以上，则对待加工的回转体曲面母线沿回转体轴线方向等步长提取母线上均匀分布的点的坐标值，通过多项式拟合的方式，确定回转体曲面的母线方程；回转体曲面的母线方程定义为fx；S02根据超材料功能结构单元的总长x和总宽y，三维扫描振镜的最大加工长度x1、最大加工宽度y1和允许的加工角度ai，将母线按照弧长为L进行分段，又由于超材料结构功能单元在回转体工件表面是沿轴线方向一层一层排布于表面，即可得到每个超材料结构功能单元所在位置对应的纵坐标为其所在单元层的回转体横截面半径，并得出每层单元对应的单元数为bi＝2Πfxy；S03将超材料功能结构单元阵列在空间坐标中先按Y轴旋转，再按Z轴旋转，最后进行三坐标平移，得到最终的图形；并重复上述过程直至完成所有单元重构，实现超材料功能结构单元在回转体工件表面的排布，并得到每个超材料功能结构单元的中心坐标；S04依据母线方程以及每个超材料功能结构单元的中心坐标，计算两相邻超材料功能结构单元中心坐标间的弧长以及夹角，如果小于三维扫描振镜的最大加工范围，则继续增加单个分区内坐标点的数量，直至得到在满足三维扫描振镜的最大加工范围下最大的单元分区；S05在完成S04后，可得出相邻分区间中心坐标的位置关系，并将其转换成五轴运动系统对应的五轴运动轨迹；S06在完成S01-S05后，通过比较每个超材料功能结构单元的行列坐标与分区的边界条件，确定每个超材料功能结构单元所属的分区，并将得到的分区阵列通过调用对应的矩阵数据进行计算，转换为投影后的二维阵列；S07根据S05中生成的五轴运动轨迹以及S06中生成的每片分区投影后的二维阵列，通过五轴运动系统即可实现回转体曲面超材料功能结构的自动分区激光加工；所述的五轴运动系统，是由X、Y、Z三个直线轴以及A、C两个旋转轴组成，实现加工过程中的空间定位，激光器和三维扫描振镜安装于Z轴上，三维扫描振镜位于待加工回转体工件正上方，激光器发射的激光入射到三维扫描振镜中，通过三维扫描振镜中镜片的偏转，实现在回转体工件表面上激光加工。

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