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龙图腾网获悉长春理工大学申请的专利复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工装置与方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119910325B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510396713.2，技术领域涉及：B23K26/38；该发明授权复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工装置与方法是由王佳琦;陈继成;许金凯;陈广俊;于占江;李英;李继成;陈先庆设计研发完成，并于2025-04-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工装置与方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工装置与方法，属于激光加工技术领域，主要包括包括大理石平台，龙门支架，X滑台，Y滑台，Z滑台，三组可变行反射镜，激光加工单元，水射流单元以及总线控制系统；本发明分利用射流辅助共形喷头，对激光加工后的工件进行精确定位和不定向水流冲刷，解决了热量定向聚集、熔渣单一方向堆积等问题。

本发明授权复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工装置与方法在权利要求书中公布了：1.一种复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工方法，采用复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工装置，其特征在于，所述复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工装置包括大理石平台（9），所述大理石平台（9）上固定设置有龙门支架（1），龙门支架（1）上固定设置有X滑台（2），所述X滑台（2）的滑块通过X滑台转接板（3）与面包板（10）固定连接，所述面包板（10）上设置有激光加工单元以及水射流单元； 位于X滑台（2）下方的大理石平台（9）上还固定设置有Y滑台（8），所述Y滑台（8）的滑块通过Y滑台转接板（7）与Z滑台（6）固定连接，Z滑台（6）的滑块通过Z滑台转接板（5）与防护罩（16）固定连接； 所述防护罩（16）内固定设置有载物台（17），载物台（17）上固定设置有用于对待加工工件（18）进行固定的工件夹具（15）； 所述激光加工单元包括激光器（4）、第一可变形反射镜（11）、第二可变形反射镜（12）、第三可变形反射镜（13）以及聚焦镜（14），其中聚焦镜（14）固定连接在第三可变形反射镜（13）的下方，激光器（4）与第一可变形反射镜（11）、第一可变形反射镜（11）与第二可变形反射镜（12）以及第二可变形反射镜（12）与第三可变形反射镜（13）之间均设置有导光管； 所述水射流单元包括喷嘴固定机构和射流辅助共形喷头机构，其中喷嘴固定机构包括喷嘴手动滑台（19）以及喷嘴双向手动滑台（21），喷嘴手动滑台（19）一端与面包板（10）螺栓连接，另一端通过连接板（20）与喷嘴双向手动滑台（21）顶部固定连接，所述喷嘴双向手动滑台（21）底部通过手动滑台转接板（22）与射流辅助共形喷头机构螺栓连接，通过喷嘴手动滑台（19）以及喷嘴双向手动滑台（21）能够在三个相互垂直的方向上对射流辅助共形喷头机构的位置进行调整; 还包括总线控制系统，所述总线控制系统与第一可变形反射镜（11）、第二可变形反射镜（12）、第三可变形反射镜（13）、X滑台（2）、Y滑台（8）、Z滑台（6）以及射流辅助共形喷头机构通信连接； 所述射流辅助共形喷头机构包括轴承端盖（23）、滚动轴承（24）、轴套（25）、连接键（26）、转台（27）、承载件（28）、喷嘴夹具（29）、转轴（30）、电机底座（31）、转轴联轴器（32）、转轴电机（33）、转台电机（34）、转台联轴器（35）、电机连接板（36）、喷嘴连接杆（37）以及喷嘴（38），所述转台电机（34）的电机轴通过转台联轴器（35）与转台驱动轴联接，转台电机（34）固定在电机连接板（36）上，转台（27）和电机连接板（36）通过安装孔和螺栓连接在手动滑台转接板（22）上，承载件（28）固定连接在转台（27）的输出转轴上，轴承端盖（23）通过螺纹连接在承载件（28）上并用于限制滚动轴承（24）的移动，滚动轴承（24）用于减少转轴（30）的摩擦和磨损，喷嘴夹具（29）通过连接键（26）连接在转轴（30）上，能够跟随转轴（30）转动，轴套（25）和转轴（30）的轴肩共同对喷嘴夹具（29）进行限位，喷嘴（38）和喷嘴连接杆（37）通过螺母连接在一起，喷嘴连接杆（37）固定在喷嘴夹具（29）上，电机底座（31）通过螺栓连接在承载件（28）上，转轴电机（33）通过长螺杆与电机底座（31）连接，所述转轴电机（33）的电机轴通过转轴联轴器（32）与转轴（30）连接在一起，并且转轴电机（33）和转台电机（34）均与总线控制系统通信连接； 所述复杂自由曲面激光射流辅助共形微细加工方法包括如下步骤： S1、在PC端通过三坐标测量仪对具有复杂曲面的待加工工件（18）进行扫描，确定加工路径上的各加工点的坐标，对于每个加工点采用差分法计算出曲面在该加工点处的切线斜率，采用激光垂直于切线的方式计算出激光在各加工点上的激光入射角，并将激光入射角的数据发送给总线控制系统； 所述总线控制系统通过仿真对射流入射角进行确定； 所述仿真步骤包括： （1）核心变量的确定：包括激光入射角，射流入射角，水射流的压力，水射流的流速，激光的功率，材料硬度、热导率、吸收率、曲面曲率半径以及法向量变化率； （2）构建多物理场的仿真模型，根据水射流的参数构建基于Navier-Stoke方程模拟水射流冲击分布模型，模拟水射流冲击力分布、射流入射角对熔渣清除效率的影响； （3）根据激光和材料的参数构建激光-材料热力耦合模型和材料去除率经验模型，分析激光入射时的能量吸收，计算不同角度下水射流的冷却效果和热应力分布； （4）选取射流入射角，水射流压力，水射流流速，激光功率为变量，设置为3~5水平，生成仿真矩阵，输出表面粗糙度、材料去除率、热影响区宽度，根据多物理场的仿真模型和多元线性回归法建立射流入射角的函数关系： ； 建立射流入射角的二次回归方程： ； 式中均为回归系数，通过ANOVA分析筛选显著项，保留的模型； 其中，是决定系数，用于衡量回归模型对观测数据的拟合程度，其值介于0~1之间，越接近1表示模型对数据的拟合效果越好； 通过遗传算法优化并确定初始的射流入射角，以自由曲面工件上的某一加工点为原点O，建立局部直角坐标系O-xyz；其中，z轴与工件在该加工点的表面法线重合，方向指向远离工件的一侧；在工件表面上确定相互垂直的x轴和y轴，构成右手坐标系； 激光入射角为激光束传播方向与z轴正方向的夹角，范围是； 射流入射角为射流中心轴线与z轴正方向的夹角，范围是； 激光和射流之间的夹角为； 激光入射角通过调控第一可变形反射镜（11）、第二可变形反射镜（12）以及第三可变形反射镜（13）使其垂直于切线，即在坐标系中始终与切平面的法向向量重合，则激光入射角始终为零，即； 依据球面三角形的余弦定理将三个角度联系起来，即，其中是激光和射流在x-y平面投影的夹角； 因，则； 最终可以得到； 因为，，在这个范围中cos函数是单调的，所以此时射流入射角； 当初始射流入射角通过仿真确定为定值后，激光和射流之间的夹角也就始终为定值，也就是在第一次调整射流入射角时已经达成了与激光束的最佳配合，在加工过程中只要保持激光束与水射流的动态协同即可，即激光束相对于上个状态的位置变化角度等于水射流相对于上个状态的位置变化角度； S2、将待加工工件（18）通过工件夹具（15）稳定地夹持于载物台（17）上，确保其在后续加工过程中不会出现位移偏差，之后开启激光器（4），激光光束经过第一可变形反射镜（11）、第二可变形反射镜（12）和第三可变形反射镜（13）后，经聚焦镜（14）聚焦形成激光光路并照射在工件表面； S3、利用喷嘴手动滑台（19）和喷嘴双向手动滑台（21）将喷嘴的位置初步调整至激光光斑所照射的区域后，开启射流辅助共形喷头机构； S4、同时打开总线控制系统，通过总线控制系统对X滑台（2）、Y滑台（8）、Z滑台（6）、第一可变形反射镜（11）、第二可变形反射镜（12）、第三可变形反射镜（13）、转轴电机（33）和转台电机（34）实施精准操控，根据步骤一的仿真结果，将激光入射角调整至初始角度，将射流入射角也调整至初始角度，并开始加工，总线控制确保激光入射角相对于上个加工位置的位置变化角度等于射流入射角相对于上个加工位置的变化角度，进而使得激光加工单元与水射流单元处于最佳的协同状态下。

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