激光熔覆工具头及其加工表面感测方法技术

本发明专利技术提供一种激光熔覆工具头及其加工表面感测方法，其用于一计算器数值控制(CNC，Computer Numerical Control)加工机，所述激光熔覆工具头同时具有一热温计感测模块及一摄影镜头感测模块，可于熔覆作业时感测熔池(molten pool)的温度、亮度与外形，并提供至一计算器数值控制单元进行回馈控制，因此可进一步地提高工件加工效率与质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光熔覆工具头及其加工表面感测方法，特别是涉及一种具有热温计及摄影镜头的激光熔覆工具头及其加工表面感测方法。
技术介绍
现有计算器数值控制加工机通过替换不同的刀具头可以进行各种的切削加工，然而由于只能进行切削加工，在需要进行焊接(或焊补)或热处理作业时必须使用其他工具机来操作，因此增加了加工作业的步骤及加工时间。特别是针对使用激光的加工方式，例如使用激光熔覆加工时，则必须使用专用的激光工具机来处理。因此，当整个金属加工过程中有使用到这些激光加工工具机时，需要将被加工的工件在不同的工具机中搬动、固定、加工，然后再重复地拆卸、搬动、固定、加工，因此这样的加工流程会使加工作业的步骤及加工所需的时间大幅的增加。因此，若将一激光熔覆工具头使用于一复合式计算器数值控制加工机，使用者可于单一机台内一次完成工件的切削与激光熔覆作业，不需要将工件在不同的工具机中搬移，因此可大幅简化加工作业的步骤及加工所需的时间。然而，一般现有的激光熔覆工具头并不具有感测加工表面的功能，无法根据实际加工表面的状况来调整激光功率；或者仅提供单一的感测功能，无法作出综合性的加工表面状况的反馈及判断。为了改进上述的缺点，有必要提供一种改良的激光熔覆工具头及其加工表面感测方法，以解决现有技术所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目在于提供一种激光熔覆工具头及其加工表面感测方法，所述激光熔覆工具头同时具有一热温计及一摄影镜头的感测模块，以将加工
表面情形提供至一计算器数值控制单元进行回馈控制。为达上述的目的，本专利技术提供一种激光熔覆工具头，用于一复合式计算器数值控制加工机，包含：一机壳；一刀柄部，设于所述机壳的顶面，可替换地与所述复合式计算器数值控制加工机的一刀具夹头结合；及一激光模块，包含一激光输入部、一激光输出部及一分光镜组件，其中所述激光输入部呈水平设置于所述分光镜组件的一侧面，所述激光输出部呈垂直设置于所述分光镜组件的底面，所述分光镜组件具有一分光镜，一外部激光源通过所述激光输入部水平输入一激光光束，所述激光光束通过所述分光镜向下反射，并通过所述激光输出部输出所述激光光束至一加工件；其中，所述激光熔覆工具头另包含：一第一感测模块，具有一第一光学组件及一第一感测部件，所述第一光学组件具有一半反射镜设于所述激光模块的分光镜组件上方，所述第一感测部件设于所述第一光学组件的一侧边，通过所述半反射镜向下反射并穿过所述分光镜，感测所述加工件的加工表面的情形；及一第二感测模块，具有一第二光学组件及一第二感测部件，所述第二光学组件具有一全反射镜设于所述第一感测模块的第一光学组件上方，所述第二感测部件设于所述第二光学组件的一侧边，通过所述全反射镜向下反射并穿过所述半反射镜及所述分光镜，感测所述加工件的加工表面的情形。在本专利技术的一实施例中，所述第一感测模块的第一感测部件为一热温计，所述第二感测模块的第二感测部件为一摄影镜头。在本专利技术的一实施例中，所述第一感测模块的第一感测部件为一摄影镜头，所述第二感测模块的第二感测部件为一热温计。在本专利技术的一实施例中，所述激光输入部的一端连接所述分光镜组件的一侧面，其另一端设于所述机壳的一侧面形成一激光入口；所述激光输出部的一端连接所述分光镜组件的底面，其另一端连接所述机壳的一底面形成一激光出口。在本专利技术的一实施例中，所述第一光学组件的半反射镜呈45度倾斜设置；所述第二光学组件的全反射镜呈45度倾斜设置。为达上述的目的，本专利技术另提供一种激光熔覆工具头的加工表面感测方法，所述方法包含以下步骤：提供一激光熔覆工具头，所述激光熔覆工具头包含：一激光模块、一第一感测模块及一第二感测模块，所述激光模块包含一分光镜组件，所述分光镜组件具有一分光镜，一外部激光源水平输入一激光光束，所述激光光束通过所述分光镜向下反射至一加工件；所述第一感测模块具有一第一光学组件及一第一感测部件，所述第一光学组件具有一半反射镜设于所述激光模块的分光镜组件上方，所述第一感测部件设于所述第一光学组件的一侧边；及所述第二感测模块具有一第二光学组件及一第二感测部件，所述第二光学组件具有一全反射镜设于所述第一感测模块的第一光学组件上方，所述第二感测部件设于所述第二光学组件的一侧边；操作所述第一感测模块，使其通过所述半反射镜向下反射并穿过所述分光镜，感测所述加工件的加工表面的情形；及操作所述第二感测模块，使其通过所述全反射镜向下反射并穿过所述半反射镜及所述分光镜，感测所述加工件的加工表面的情形。在本专利技术的一实施例中，所述第一感测模块的第一感测部件为一热温计，所述第二感测模块的第二感测部件为一摄影镜头；或者所述第一感测模块的第一感测部件为一摄影镜头，所述第二感测模块的第二感测部件为一热温计。在本专利技术的一实施例中，当所述激光熔覆加工件的表面进行一熔覆作业时，以所述热温计对所述加工表面进行熔池温度感测，并将感测到的熔池温度提供至一计算器数值控制单元，若熔池温度未达一默认温度则加强所述激光熔覆工具头的功率；若熔池温度超过所述默认温度则减少所述激光熔覆工具头的功率。在本专利技术的一实施例中，当所述激光熔覆加工件的表面进行一熔覆作业
时，以所述摄影镜头对所述加工表面进行熔池亮度及外形感测，并将感测到的熔池亮度及外形提供至所述计算器数值控制单元，若熔池亮度及外形未达一预设状态则加强所述激光熔覆工具头的功率；若熔池亮度及外形超过所述预设状态则减少所述激光熔覆工具头的功率。在本专利技术的一实施例中，当所述激光熔覆加工件的表面进行一熔覆作业时，先以所述热温计对所述加工表面进行熔池温度感测，并将感测到的熔池温度提供至一计算器数值控制单元，若熔池温度未达一默认温度则加强所述激光熔覆工具头的功率；若熔池温度超过所述默认温度则减少所述激光熔覆工具头的功率；再以所述摄影镜头对所述加工表面进行熔池亮度及外形感测，并将感测到的熔池亮度及外形提供至所述计算器数值控制单元，若熔池亮度及外形未达一预设状态则加强所述激光熔覆工具头的功率；若熔池亮度及外形超过所述预设状态则减少所述激光熔覆工具头的功率。综上所述，本专利技术激光熔覆工具头同时具有一热温计及一摄影镜头的感测模块，其可于熔覆作业时感测熔池的温度、亮度与外形，并提供至一计算器数值控制单元进行回馈控制，因此可进一步地提高工件加工效率与质量。【附图说明】图1：本专利技术第一实施例的复合式计算机数值控制加工机的构造示意图。图2：本专利技术第一实施例的复合式计算机数值控制加工机的加工方法的流程图。图3A-3B：在本专利技术第一实施例中对一加工表面进行熔池亮度及外形感测的示意图。图4：本专利技术第二实施例的复合式计算机数值控制加工机的加工方法的流程图。图5：本专利技术第三实施例的激光熔覆工具头的构造示意图。图6：本专利技术第三实施例的激光熔覆工具头的运作示意图。图7：本专利技术第三实施例的激光熔覆工具头的加工表面感测方法的流程图。【具体实施方式】为让本专利技术上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本专利技术较佳实施例，并配合附图，作详细说明。为让本专利技术上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本专利技术较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。再者，本专利技术所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光熔覆工具头，用于一复合式计算器数值控制加工机，包含：一机壳；一刀柄部，设于所述机壳的顶面，可替换地与所述复合式计算器数值控制加工机的一刀具夹头结合；及一激光模块，包含一激光输入部、一激光输出部及一分光镜组件，其中所述激光输入部呈水平设置于所述分光镜组件的一侧面，所述激光输出部呈垂直设置于所述分光镜组件的底面，所述分光镜组件具有一分光镜，一外部激光源通过所述激光输入部水平输入一激光光束，所述激光光束通过所述分光镜向下反射，并通过所述激光输出部输出所述激光光束至一加工件；其特征在于：所述激光熔覆工具头另包含：一第一感测模块，具有一第一光学组件及一第一感测部件，所述第一光学组件具有一半反射镜设于所述激光模块的分光镜组件上方，所述第一感测部件设于所述第一光学组件的一侧边，通过所述半反射镜向下反射并穿过所述分光镜，感测所述加工件的加工表面的情形；及一第二感测模块，具有一第二光学组件及一第二感测部件，所述第二光学组件具有一全反射镜设于所述第一感测模块的第一光学组件上方，所述第二感测部件设于所述第二光学组件的一侧边，通过所述全反射镜向下反射并穿过所述半反射镜及所述分光镜，感测所述加工件的加工表面的情形。...

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆工具头，用于一复合式计算器数值控制加工机，包含：一机壳；一刀柄部，设于所述机壳的顶面，可替换地与所述复合式计算器数值控制加工机的一刀具夹头结合；及一激光模块，包含一激光输入部、一激光输出部及一分光镜组件，其中所述激光输入部呈水平设置于所述分光镜组件的一侧面，所述激光输出部呈垂直设置于所述分光镜组件的底面，所述分光镜组件具有一分光镜，一外部激光源通过所述激光输入部水平输入一激光光束，所述激光光束通过所述分光镜向下反射，并通过所述激光输出部输出所述激光光束至一加工件；其特征在于：所述激光熔覆工具头另包含：一第一感测模块，具有一第一光学组件及一第一感测部件，所述第一光学组件具有一半反射镜设于所述激光模块的分光镜组件上方，所述第一感测部件设于所述第一光学组件的一侧边，通过所述半反射镜向下反射并穿过所述分光镜，感测所述加工件的加工表面的情形；及一第二感测模块，具有一第二光学组件及一第二感测部件，所述第二光学组件具有一全反射镜设于所述第一感测模块的第一光学组件上方，所述第二感测部件设于所述第二光学组件的一侧边，通过所述全反射镜向下反射并穿过所述半反射镜及所述分光镜，感测所述加工件的加工表面的情形。2.如权利要求1所述的激光熔覆工具头，其特征在于：所述第一感测模块的第一感测部件为一热温计，所述第二感测模块的第二感测部件为一摄影镜头。3.如权利要求1所述的激光熔覆工具头，其特征在于：所述第一感测模块的第一感测部件为一摄影镜头，所述第二感测模块的第二感测部件为一热温计。4.如权利要求1所述的激光熔覆工具头，其特征在于：所述激光输入部的一端连接所述分光镜组件的一侧面，其另一端设于所述机壳的一侧面形成一激光入口；所述激光输出部的一端连接所述分光镜组件的底面，其另一端连接所述机壳的一底面形成一激光出口。5.如权利要求1所述的激光熔覆工具头，其特征在于：所述第一光学组件的半反射镜呈45度倾斜设置；所述第二光学组件的全反射镜呈45度倾斜设置。6.一种激光熔覆工具头的加工表面感测方法，其特征在于：所述加工表面感测方法包含以下步骤：提供一激光熔覆工具头，所述激光熔覆工具头包含：一激光模块、一第一感测模块及一第二感测模块，所述激光模块包含一分光镜组件，所述分光镜组件具有一分光镜，一外部激光源水平输入一激光光束，所述激光光束通过所述分光镜向下反射至一加...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈馨宝，高怀恩，刘宗欣，蔡宗宪，陈廷彰，严瑞雄，
申请(专利权)人：东台精机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71