一种双光束五轴数控激光抛光方法技术

技术编号:19467206 阅读:44 留言:0更新日期:2018-11-17 04:30
本发明专利技术公开了一种双光束五轴数控激光抛光方法,包含以下步骤:A、首先在激光抛光设备上安装两个能进行三个数控移动轴

【技术实现步骤摘要】
一种双光束五轴数控激光抛光方法
本专利技术涉及机械制造领域,具体是一种双光束五轴数控激光抛光方法。
技术介绍
现代制造业需要对金属和非金属(玻璃、陶瓷和石英等)等产品零部件表面进行抛光,有些甚至要求抛光达到最高等级的镜面程度,如工艺品、艺术品、装饰品和塑料模具型腔等表面;通过SLM等技术3D打印的金属零件,其表面都相当粗糙,往往也需要后续抛光。而这项抛光工作目前大多数还严重依赖手工作业,抛光精度差、效率低、抛光质量缺乏一致性和稳定性。更严重的是,手工抛光工作,极其单调枯燥,随着制造工艺自动化集成度越来越高的发展趋势,愿意从事这种手工作业的工人已越来越少,许多制造企业正面临抛光技师流失,后续乏人的困境。这种现象,在模具制造的抛光工序。尤其突出。激光抛光技术是提高传统抛光工艺效率的有效途径之一,但目前的应用,也仅局限于零件平面的抛光,三维曲面或异形曲面的技术抛光技术,目前还处于技术攻关阶段。激光抛光为非接触加工过程,可控性强,与计算机连接可以实现加工过程的自动化。而且可以精确地控制熔深,限制被加工材料的温度以及为将要加工的区域提供高度的选择性(能对选定的小区域进行局部抛光,也可以利用多脉冲扫描,对选定区域内进行大面积抛光)。在激光抛光过程中,材料要么被熔化,要么被蒸发,所以最后加工表面不留任何抛光渣滓,清洁,无污染,是一种环保性加工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双光束五轴数控激光抛光方法,以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:一种双光束五轴数控激光抛光方法,包含以下步骤:A、首先在激光抛光设备上安装两个能进行三个数控移动轴的三维振镜系统,构成双光束的三维振镜系统,光纤红外连续激光通过第一个三维振镜系统,将聚焦后的光斑作用在被抛光工件的三维曲面上,多波段脉冲激光通过第二个三维振镜系统,也将聚焦后的光斑作用在被抛光工件的三维曲面上;B、在激光抛光设备上安装二轴的数控回转工作台,数控二回转轴分别是或或C、通过第一个三维振镜系统的连续激光光斑和通过第二个三维振镜系统的脉冲激光光斑,产生了重叠,当重叠度Δ值=0时,两光斑完全重叠;当重叠度Δ值>(D+d)/2时,两光斑已完全分离,D为第一个三维振镜系统的连续激光光斑直径,d为第二个三维振镜系统的连续激光光斑;D、三维振镜系统控制光斑的X、Y、Z的3个轴向的移动运动,二轴数控回转台则控制被抛光零件的两个轴的转动,形成五轴数控激光抛光系统,通过五轴数控系统软件,控制五轴的联动,达到激光光斑在任意三维曲面进行加工的目的;E、通过第一个三维振镜系统的连续激光光斑首先扫描加工被抛光工件,在延时0.1-1.0秒后,通过第二个三维振镜系统的脉冲激光光斑才开始扫描被抛光工件,其滞后的时间,决定了两光斑的重叠度Δ值;F、通过第一个三维振镜系统的连续激光光斑,因功率密度较大,主要发挥预热被抛光零件表面的作用;而通过第二个三维振镜系统的脉冲激光光斑,则发挥脉冲能量的作用,把被抛光零件表面的微观波峰熔化,使之流向表面波谷,形成微观表面“熔峰填谷”的效果,也就达到了表面抛光的目的;G、抛光时,工件被固定在数控回转工作台面上,工件被充满惰性气体的安装盒笼罩,以防止金属工件在抛光过程中被氧化,安装盒上盖则为石英玻璃,以便激光穿透加工工件。为了实现微观表面“熔峰填谷”的效果,必须针对不同的加工材料特征,对激光抛光的工艺参数进行优化。作为本专利技术的进一步技术方案:所述光纤红外连续激光的功率为300-1000W。作为本专利技术的进一步技术方案:所述多波段脉冲激光的功率小于50W。作为本专利技术的进一步技术方案:通过第二激光振镜的多波段脉冲激光并非同时具备多波段激光特征,而是根据被加工工件的材料特征从光纤红外脉冲激光、绿光脉冲激光和紫外脉冲激光中选其一。作为本专利技术的进一步技术方案:激光抛光的工艺参数包括连续激光功率、脉冲激光波长、脉冲激光功率、脉冲重复频率、脉冲宽度、激光光斑扫描速度、光斑直径、两光斑重叠度Δ、离焦量、光束入射角和惰性气体种类及密度。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:1.可应用于塑料注塑模具型腔和吹塑模具型腔的激光抛光;2.可对手机3D玻璃外壳进行激光抛光;3.可对光学玻璃进行精密激光抛光。4.可对增材制造(3D打印)加工的零件三维曲面进行抛光;5.可对其他产品零件的三维异形曲面进行激光抛光。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为双光束激光光斑的重叠示意图。图3为本专利技术的流程图。图中:1-抛光三维振镜、2-多波段脉冲激光电源、3-被抛光的工件、4-两轴数控回转工作台、5-预热三维激光振镜、6-连续红外激光电源、7-连续激光光斑、8-脉冲激光光斑。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3,一种双光束五轴数控激光抛光方法,包含以下步骤:A、首先在激光抛光设备上安装两个能进行三个数控移动轴的三维振镜系统,构成双光束的三维振镜系统。光纤红外连续激光(功率为300-1000W)通过第一个三维振镜系统,将聚焦后的光斑作用在被抛光工件的三维曲面上。多波段脉冲激光(功率小于50W)通过第二个三维振镜系统,也将聚焦后的光斑作用在被抛光工件的三维曲面上;B、通过第二激光振镜的多波段脉冲激光,并非同时具备多波段激光特征,而是根据被加工工件的材料特征,从光纤红外脉冲激光(波长1064nm)、绿光脉冲激光(波长532nm)和紫外脉冲激光(波长355nm)中选其一;C、在激光抛光设备上安装二轴的数控回转工作台,数控二回转轴分别是,或或数控回转工作台数控二轴是两回转轴;D、通过第一个三维振镜系统的连续激光光斑和通过第二个三维振镜系统的脉冲激光光斑,产生了图2所示的重叠。当Δ=0时,两光斑完全重叠;当Δ>(D+d)/2时,两光斑已完全分离;E、三维振镜系统控制光斑的X、Y、Z的3个轴向的移动运动,二轴数控回转台则控制被抛光零件的两个轴的转动,形成五轴数控激光抛光系统。通过五轴数控系统软件,可以控制五轴的联动,达到激光光斑在任意三维曲面进行加工的目的;F、通过第一个三维振镜系统的连续激光光斑首先扫描加工被抛光工件,在延时0.1-1.0秒后,通过第二个三维振镜系统的脉冲激光光斑才开始扫描被抛光工件,其滞后的时间,决定了两光斑的重叠度Δ值;G、通过第一个三维振镜系统的连续激光光斑,因功率密度较大,主要发挥预热被抛光零件表面的作用;而通过第二个三维振镜系统的脉冲激光光斑,则发挥脉冲能量的作用,把被抛光零件表面的微观波峰熔化,使之流向表面波谷,形成微观表面“熔峰填谷”的效果,也就达到了表面抛光的目的;H、抛光时,工件被固定在数控回转工作台面上,工件被充满惰性气体的安装盒笼罩,以防止金属工件在抛光过程中被氧化。安装盒上盖则为石英玻璃,以便激光穿透加工工件。为了实现微观表面“熔峰填谷”的效果,必须针对不同的加工材料特征,对激光抛光的工艺参数进行优化。激光抛光的工艺参数主要包括连续激光功率、脉冲激光波长、脉冲激光功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双光束五轴数控激光抛光方法,其特征在于,包含以下步骤:A、首先在激光抛光设备上安装两个能进行三个数控移动轴

【技术特征摘要】
1.一种双光束五轴数控激光抛光方法,其特征在于,包含以下步骤:A、首先在激光抛光设备上安装两个能进行三个数控移动轴的三维振镜系统,构成双光束的三维振镜系统,光纤红外连续激光通过第一个三维振镜系统,将聚焦后的光斑作用在被抛光工件的三维曲面上,多波段脉冲激光通过第二个三维振镜系统,也将聚焦后的光斑作用在被抛光工件的三维曲面上;B、在激光抛光设备上安装二轴的数控回转工作台,数控二回转轴分别是或或C、通过第一个三维振镜系统的连续激光光斑和通过第二个三维振镜系统的脉冲激光光斑,产生了重叠,当重叠度Δ值=0时,两光斑完全重叠;当重叠度Δ值>(D+d)/2时,两光斑已完全分离,D为第一个三维振镜系统的连续激光光斑直径,d为第二个三维振镜系统的连续激光光斑;D、三维振镜系统控制光斑的X、Y、Z的3个轴向的移动运动,二轴数控回转台则控制被抛光零件的两个轴的转动,形成五轴数控激光抛光系统,通过五轴数控系统软件,控制五轴的联动,达到激光光斑在任意三维曲面进行加工的目的;E、通过第一个三维振镜系统的连续激光光斑首先扫描加工被抛光工件,在延时0.1-1.0秒后,通过第二个三维振镜系统的脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员:周泳全张卫赵振宇徐晓梅
申请(专利权)人:深圳信息职业技术学院
类型:发明
国别省市:广东,44

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