1.一种激光辅助超声滚压加工平面工件的装置,其特征在于,包括超声滚压组件、激光处理组件;
超声滚压组件包括从上至下依次固定连接的超声波换能器(1)、超声变幅杆(2)和滚压刀,超声波换能器(1)的顶部与刀柄(26)的底部固定连接,刀柄(26)的顶部固定于刀座,超声波换能器(1)通过引电装置(27)连接有超声波发生器(3),滚压刀、超声变幅杆(2)、超声波换能器(1)、刀柄(26)、刀座的轴线位于同一直线上,滚压刀包括其顶端与超声变幅杆(2)连接的连接部(4)以及条状滚压部(5),条状滚压部(5)的底面的两端部均转动固定有其轴向沿条状滚压部(5)的长度方向布置的滚柱(6),条状滚压部(5)的中部与连接部(4)垂直固定连接;
激光处理组件包括独立脉冲激光发生器(8)、反射镜片(10)、位于反射镜片(10)下部的独立激光匀化器(11)以及用于固定反射镜片(10)和独立激光匀化器(11)的光学部件支撑架(12),光学部件支撑架(12)固定于刀座且位于超声滚压组件的靠近待加工表面(16)的一侧,独立脉冲激光发生器(8)固定于机床内且用于发出独立脉冲激光光束至反射镜片(10),反射镜片(10)将独立脉冲激光光束反射至独立激光匀化器(11),独立激光匀化器(11)将脉冲激光光束转变成独立近扇环形光斑(13),当条状滚压部(5)旋转时,条状滚压部(5)的滚柱(6)旋转形成的滚压区域为圆环形滚压区域,以沿垂直于工件(15)的进给方向为分界线,独立近扇环形光斑(13)位于圆环形滚压区域的工件的非进给方向的一侧的正中部,当条状滚压部(5)旋转至完全脱离独立近扇环形光斑(13)时,独立脉冲激光发生器(8)处于脉冲激光发射状态,当条状滚压部(5)旋转至未完全脱离独立近扇环形光斑(13)时,独立脉冲激光发生器(8)处于脉冲激光间歇状态。
2.根据权利要求1所述的一种激光辅助超声滚压加工平面工件的装置,其特征在于,激光处理组件还包括控制器(7)、光电传感器(9),光电传感器(9)固定于机床且用于检测滚压刀的旋转位置并将其位置信息传输至控制器(7),该装置启动时,当条状滚压部(5)旋转至完全脱离独立近扇环形光斑(13)时,控制器控制独立脉冲激光发生器(8)发射脉冲激光,从而实现脉冲激光与滚压刀在启动时的配合,独立脉冲激光发生器(8)开始发射脉冲激光后停止控制器(7)工作。
3.根据权利要求1或2所述的一种激光辅助超声滚压加工平面工件的装置,其特征在于,独立近扇环形光斑(13)的外边缘与内边缘的工件进给方向的距离均处处相等且独立近扇环形光斑(13)的两端的封闭线的方向均沿工件进给方向布置。
4.一种激光辅助超声滚压加工平面工件的装置,其特征在于,包括超声滚压组件、激光处理组件;
超声滚压组件包括从上至下依次固定连接的超声波换能器(1)、超声变幅杆(2)和滚压刀,超声波换能器(1)的顶部与刀柄(26)的底部固定连接,刀柄(26)的顶部固定于刀座,超声波换能器(1)通过引电装置(27)连接有超声波发生器(3),滚压刀、超声变幅杆(2)、超声波换能器(1)、刀柄(26)的轴线位于同一直线上,滚压刀包括其顶端与超声变幅杆(2)连接的连接部(4)以及十字型滚压部(21),十字型滚压部(21)的底面的四个端部均转动固定有滚柱(6),四个滚柱(6)的轴线呈十字型布置,十字型滚压部(21)的中部与连接部(4)垂直固定连接;
激光处理组件包括控制器(7)、第一脉冲激光发生器(22)、第二脉冲激光发生器(23)、光电传感器(9)、反射镜片(10)、激光分束器(14)、第一激光匀化器(24)、第二激光匀化器(25)、第三激光匀化器(28)以及光学部件支撑架(12),光学部件支撑架(12)固定于刀座且位于超声滚压组件的靠近待加工表面(16)的一侧,反射镜片(10)、激光分束器(14)、第一激光匀化器(24)由上而下依次固定于光学部件支撑架(12),第二激光匀化器(25)、第三激光匀化器(28)均固定于光学部件支撑架(12)且均位于第一激光匀化器(24)的下部,第二激光匀化器(25)、第三激光匀化器(28)布置于同一水平线,第一激光匀化器(24)与滚压刀中心的径向距离大于激光分束器(14)与滚压刀中心的径向距离,第一脉冲激光发生器(22)和第二脉冲激光发生器(23)均固定于机床内,当十字型滚压部(21)的其中两个相对的端部旋转至沿工件(15)进给方向布置时,该十字型滚压部(21)的其中两个相对的端部中的靠近工件(15)的待加工表面(16)的一端部所对应的滚压区域为第一滚压区域,十字型滚压部(21)的靠近工件(15)的待加工表面(16)一侧的两个相邻端部之间的滚压区域有两个且其分别为第二滚压区域和第三滚压区域,光电传感器(9)固定于机床且用于检测滚压刀的旋转位置并将其位置信息传输至控制器(7),当十字型滚压部(21)完全脱离第一滚压区域且其中两个端部位于第二滚压区域和第三滚压区域时,控制器(7)控制第一脉冲激光发射器发射第一脉冲激光光束并将第一脉冲激光光束发射至反射镜,反射镜将第一脉冲激光光束反射至第一激光匀化器(24),第一激光匀化器(24)将第一脉冲激光光束转变成与第一滚压区域相适配的第一近扇环形光斑(18),第一近扇环形光斑(18)位于第一滚压区域内,当十字型滚压部(21)旋转至完全脱离第二滚压区域和第三滚压区域且其中一个端部位于第一滚压区域时,控制器(7)控制第二脉冲激光发射器发射第二脉冲激光光束并将第二脉冲激光光束发射至反射镜,反射镜将第二脉冲激光光束反射至激光分束器(14),激光分束器(14)将第二脉冲激光光束分为两束脉冲激光光束,两束脉冲激光光束分别进入第二激光匀化器(25)和第三激光匀化器(28),第二激光匀化器(25)和第三激光匀化器(28)将两束脉冲激光光束分别转变成与第二滚压区域、第三滚压区域相适配的第二近扇环形光斑(19)和第三近扇环形光斑(20),第二近扇环形光斑(19)和第三近扇环形光斑(20)分别位于第二滚压区域和第三滚压区域内,第一近扇环形光斑(18)、第二近扇环形光斑(19)、第三近扇环形光斑(20)相邻但不重合,第一近扇环形光斑(18)、第二近扇环形光斑(19)、第三近扇环形光斑(20)的外边缘同心,第一近扇环形光斑(18)、第二近扇环形光斑(19)、第三近扇环形光斑(20)的内边缘同心。
5.根据权利要求4所述的一种激光辅助超声滚压加工平面工件的装置,其特征在于,第二近扇环形光斑(19)、第一近扇环形光斑(18)、第三近扇环形光斑(20)的内边缘和外边缘之间的工件进给方向的距离均处处相等且第二近扇环形光斑(19)、第一近扇环形光斑(18)、第三近扇环形光斑(20)的两端的封闭线的方向均沿工件进给方向布置。