一种三维曲面激光抛光方法和装备技术

本发明专利技术公开了一种三维曲面激光抛光方法和装备，包括设备床身、惰性气体气瓶、氧气浓度测试仪、三维振镜和带有扩束镜的内置QBH准直器，所述设备床身的内部设有内置准平顶连续激光器，设备床身的上方设有惰性气体密封舱，惰性气体密封舱的内部设有电磁吸盘，惰性气体密封舱通过其上设置的惰性气体密封舱进气阀连接惰性气体密封舱进气管，本发明专利技术的有益效果是：1.可对塑料注塑模具型腔和吹塑模具型腔的三维曲面进行激光抛光；2.可对通用和专用结构件或设备的金属零件的三维曲面进行激光抛光；3.可对装饰用途的金属三维曲面机械抛光。

A Laser Polishing Method and Equipment for Three-Dimensional Surface

The invention discloses a three-dimensional surface laser polishing method and equipment, including equipment bed, inert gas cylinder, oxygen concentration tester, three-dimensional galvanometer and built-in QBH collimator with beam expander. The inner part of the equipment bed is equipped with a built-in quasi-flat top continuous laser, the upper part of the equipment bed is equipped with an inert gas sealing chamber, and the inner part of the inert gas sealing chamber is equipped with electromagnetic suction. The invention has the following beneficial effects: 1. Laser polishing of three-dimensional surface of plastic injection mould cavity and blow mould cavity; 2. Laser polishing of three-dimensional surface of metal parts of general and special structural parts or equipment; 3. Decorative use; 3. Laser polishing of three-dimensional surface of metal parts of general and special structural parts or equipment. Mechanical polishing of three-dimensional metal surface.

【技术实现步骤摘要】
一种三维曲面激光抛光方法和装备
本专利技术涉及一种抛光设备，具体是一种三维曲面激光抛光方法和装备。
技术介绍
传统加工方法，比较容易对金属零件的平面进行自动化和智能化的抛光，但对具有任意三维曲面特征的金属零件的抛光就比较难处理，所以，这类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。通过光束三维聚焦控制，激光可以实现面向三维曲面的抛光，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和智能化。在激光抛光过程中，微观凸出的波峰材料被熔化后，完全流入波谷，实现“熔峰填谷”的目的，达到抛光的目标，最后加工表面不留任何抛光污垢，是一种清洁，无污染的绿色加工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三维曲面激光抛光方法和装备，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：一种三维曲面激光抛光方法，包含以下步骤：A、将工件定位在惰性气体密封舱的电磁吸盘上，开启电磁吸盘，B、数控系统读取工件表面的三维数学模型；C、设置激光抛光工艺参数；D、向密封舱充满惰性气体；E、检测氧气浓度是否低于阈值，如果是，则进入下一步，如果不是则返回步骤D；F、启动三维振镜扫描工件三维曲面；G、扫描结果检测，如扫描完成则结束操作，如扫描未完成则返回步骤F。一种三维曲面激光抛光方法和装备，包括设备床身、惰性气体气瓶、氧气浓度测试仪和带有扩束镜的内置QBH准直器，所述设备床身的内部设有内置准平顶连续激光器，设备床身的上方设有惰性气体密封舱，惰性气体密封舱的内部设有电磁吸盘，惰性气体密封舱通过其上设置的惰性气体密封舱进气阀连接惰性气体密封舱进气管，惰性气体密封舱进气管的另一端连接在惰性气体气瓶，惰性气体密封舱通过其上设置的氧气浓度测试仪进气阀连接检测气管，检测气管的另一端连接氧气浓度测试仪，设备床身的上方设有振镜移动轴及支架，振镜移动轴及支架上安装有带有扩束镜的内置QBH准直器，带有扩束镜的内置QBH准直器上安装有三维振镜，惰性气体密封舱的内部设有内置准平顶连续激光器。作为本专利技术的进一步技术方案：所述氧气浓度测试仪上设有减压阀。作为本专利技术的进一步技术方案：所述电磁吸盘的上方设有被抛光工件。作为本专利技术的进一步技术方案：所述惰性气体密封舱上设有惰性气体密封舱排气阀。作为本专利技术的进一步技术方案：所述惰性气体密封舱上设有石英玻璃。作为本专利技术的进一步技术方案：所述带有扩束镜的内置QBH准直器产生的光路由滤波光路、准直光路、扩束光路和非球面模式转变光路构成。作为本专利技术的进一步技术方案：所述电脑屏为触摸液晶屏。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.可对塑料注塑模具型腔和吹塑模具型腔的三维曲面进行激光抛光；2.可对通用和专用结构件或设备的金属零件的三维曲面进行激光抛光；3.可对装饰用途的金属三维曲面机械抛光。附图说明图1为本专利技术的电路图。图2为本专利技术的工作流程图。图3为QBH准直器与扩束镜光路示意图。图4为采用激光将高斯光束或准平顶光束转化为平顶光束的示意图。图中：1-设备床身、2-惰性气体密封舱、3-电磁吸盘、4-惰性气体密封舱进气阀、5-石英玻璃、6-电脑屏、7-惰性气体气瓶、8-惰性气体密封舱进气管、9-激光与振镜开关盒、10-振镜移动轴及支架、11-带有扩束镜的内置QBH准直器、12-三维振镜、13-检测气管、14-氧气浓度测试仪、15-减压阀、16-氧气浓度测试仪进气阀、17-惰性气体密封舱排气阀、18—被抛光工件、19-内置准平顶连续激光器。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。实施例1：请参阅图1-4，一种三维曲面激光抛光装备，包括设备床身1、惰性气体气瓶7、氧气浓度测试仪14和带有扩束镜的内置QBH准直器11，所述设备床身1的内部设有内置准平顶连续激光器19，内置准平顶连续激光器19通过光束整形技术把准平顶光束转换为平顶光束，该激光器产生的光斑直径为1-2mm,激光光束通过内置的QBH准直器和扩束镜11,进入三维振镜12；三维振镜可以通过移动轴10调节高度；开关盒9设置了激光器和与振镜的关闭开关；三维振镜输出的激光以扫描加工方式，穿透石英玻璃5，作用在被抛光工件的三维曲面，进行抛光。QBH准直器和扩束镜的光路如图3所示，由滤波光路，准直光路，扩束光路，非球面模式转变光路等几个部分构成，经过特殊设计，系统集成度高，可实现对激光模式的灵活调整，整形效率高。设备床身1的上方设有惰性气体密封舱2，将被抛光工件定位后吸附在电磁吸盘3上，(其不仅仅限定为电磁吸盘，也可以是永久磁铁吸盘或其他同类磁性吸盘)，电磁吸盘3的作用不仅在于定位和固定，更主要的价值，是通过电磁吸力把熔化的微观金属波峰吸入到波谷，实现“熔峰填谷”的目标，达到抛光的目的，惰性气体密封舱2上方为透明的石英玻璃5，300-1200nm波段的激光可以穿透该石英玻璃5。惰性气体密封舱2通过其上设置的惰性气体密封舱进气阀4连接惰性气体密封舱进气管8，惰性气体密封舱进气管8的另一端连接在惰性气体气瓶7，惰性气体密封舱2通过其上设置的氧气浓度测试仪进气阀16连接检测气管13，检测气管13的另一端通过减压阀15连接氧气浓度测试仪14，设备床身1的上方设有振镜移动轴及支架10，振镜移动轴及支架10上安装有带有扩束镜的内置QBH准直器11，带有扩束镜的内置QBH准直器上安装有三维振镜12，惰性气体密封舱2的内部设有内置准平顶连续激光器。氧气浓度测试仪14上设有减压阀15。电磁吸盘3的上方设有被抛光工件18。惰性气体密封舱2上设有惰性气体密封舱排气阀17设备床身1上设有激光与振镜开关盒9，激光与振镜开关盒9上设有电脑屏6。将惰性气体密封舱2充满惰性气体，并将舱内的氧气排除。氧气浓度测试仪14检测舱内的氧气，在舱内氧气浓度低于50PPM时，关闭惰性气体密封舱进气阀4和惰性气体密封舱排气阀17，使舱内多项气体的气压维持在1.2-2.0MPa之内，在激光抛光设备上安装一个通用的能进行三个数控移动轴的三维振镜12，三维振镜12组成三维振镜系统，如图1所示。具有平顶光特征额光纤红外连续激光(功率为300-1000W)通过维振镜系统，将聚焦后的光斑作用在被抛光工件的三维曲面上。三维振镜系统控制光斑的X、Y、Z三个轴向的移动，可使激光光斑在加工区域对三维曲面进行抛光加工。通过三维振镜系统的连续激光光斑，以一定路径扫描加工被抛光工件。输出激光具备平顶光斑特征，即光斑直径较大(0.1-0.5mm),光斑中央的能量密度与边缘的差异不超过5％，可以确保金属材料被激光熔化，并避免产生被气化的现象，到达“熔峰填谷”的抛光效果。抛光时，被抛光工件18被吸附在电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维曲面激光抛光方法，其特征在于，包含以下步骤：A、将工件定位在惰性气体密封舱的电磁吸盘上，开启电磁吸盘，B、数控系统读取工件表面的三维数学模型；C、设置激光抛光工艺参数；D、向密封舱充满惰性气体；E、检测氧气浓度是否低于阈值，如果是，则进入下一步，如果不是则返回步骤D；F、启动三维振镜扫描工件三维曲面；G、扫描结果检测，如扫描完成则结束操作，如扫描未完成则返回步骤F。

【技术特征摘要】
1.一种三维曲面激光抛光方法，其特征在于，包含以下步骤：A、将工件定位在惰性气体密封舱的电磁吸盘上，开启电磁吸盘，B、数控系统读取工件表面的三维数学模型；C、设置激光抛光工艺参数；D、向密封舱充满惰性气体；E、检测氧气浓度是否低于阈值，如果是，则进入下一步，如果不是则返回步骤D；F、启动三维振镜扫描工件三维曲面；G、扫描结果检测，如扫描完成则结束操作，如扫描未完成则返回步骤F。2.一种三维曲面激光抛光装备，包括设备床身(1)、惰性气体气瓶(7)和氧气浓度测试仪(14)，其特征在于，所述设备床身(1)的内部设有内置准平顶连续激光器(19)，设备床身(1)的上方设有惰性气体密封舱(2)，惰性气体密封舱(2)的内部设有用于通过电磁吸力把熔化的微观金属波峰吸入到波谷进而达到抛光效果的电磁吸盘(3)，惰性气体密封舱(2)通过其上设置的惰性气体密封舱进气阀(4)连接惰性气体密封舱进气管(8)，惰性气体密封舱进气管(8)的另一端连接在惰性气体气瓶(7)，惰性气体密封舱(2)通过其上设置的氧气浓度测试仪进气阀(16)连接检测气管(13)，检测气管(13)的另一端通过减压阀(15)连接氧气浓度测试仪(14)，设备床身(1)的上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泳全，张卫，徐晓梅，刘贝利，刘岳荣，
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