一种激光喷丸制品表面制造系统技术方案

本发明专利技术公开了一种激光喷丸制品表面制造系统，包括高能短脉冲激光器、聚光透镜、光路准直器、光束直径调节器、第二反射镜组、工件装夹运动平台，设置在加工工件表面的柔性贴膜，用于吸收激光光束能量产生的蒸汽、并保护工件不受激光辐照产生的热损伤；预存有加工参数的计算机集成控制系统，计算机集成控制系统与高能短脉冲激光器、光路准直器、光束直径调节器、激光头运动装置和工件装夹运动平台连接；聚光透镜、光路准直器、第一反射镜组、光束直径调节器、第二反射镜组和工件装夹运动平台依次设置在高能短脉冲激光器的激光光束的光路上。本发明专利技术能利用高能脉冲激光输出的激光束辐照金属工艺制品表面进行压纹加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光成型
，更具体地说，涉及一种激光喷丸制品表面制造系统。
技术介绍
金属工艺制品表面压纹制造技术在现代制造工艺中得到广泛应用。这些压纹深度一致、按一定规律分布在表面上，可以提高产品的美观性和档次，增加产品的附加值。现有技术中，表面加工技术多种多样，如超声加工法、研磨法、微细电解加工法等；超声加工法加工时振动加工对表面质量影响较大，需要二次加工来进行表面微结构加工的，这种方法存在设备复杂、成本高、加工不稳定等不利因素；微细电解加工中微细电极阵列制造工艺复杂，难度较大。目前有许多采用激光对材料进行加工的方法，利用激光来改变材料的力学性能或诱导材料产生变形，对加工后的表面质量要求与美观性并不十分关注。专利技术专利“摩擦副工作表面微坑数控激光成型方法及装置”(02111930.9)；公布了一种激光材料表面微形貌加工方法，该方法采用激光作为能量源，通过激光烧蚀作用在工件表面加工微坑，充分发挥了激光加工可控性强的优点，但是该技术是利用激光热效应进行微坑加工，对材料有微观汽化和烧蚀作用，会造成局部材料性能发生改变，在工件表面形成许多微观疲劳裂纹，降低材料疲劳性能；“一种激光冲击制造表面微凸起形貌的装置和方法”(CN104308361A)公布了一种激光冲击制造表面微凸起形貌的方法，该方法利用激光诱导产生的高压冲击波作用于金属工件表面，冲击波机械能转化为热能，致金属工件表面熔融形成微熔池；后续形成的二次冲击波作用于金属工件表面的微熔池，致熔池中心材料向周围挤压堆积，最终凝固，形成周围微凸起的凹坑形貌，同时激光冲击表面改性和激光表面微造型两项功能；但由于该方法的熔池在受到冲击波作用时响应不同，必然导致所成的各个微坑大小和形貌不一致，所以存在难于控制的缺陷。综上所述，如何提供一种便于控制制造效果的激光喷丸制品表面制造系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种激光喷丸制品表面制造系统，该系统便于控制制造结果，且具有较高的制造精度。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光喷丸制品表面制造系统，包括：用于发射激光光束的高能短脉冲激光器，所述高能短脉冲激光器能够调整激光光束的能量大小；用于对激光光束进行汇聚的聚光透镜；用于调整激光光束的光束质量的光路准直器；用于调整激光光束的形状的光束直径调节器；用于反射所述激光光束的第二反射镜组，所述第二反射镜组设置在激光头运动装置上；工件装夹运动平台，所述工件装夹运动平台用于夹持加工工件；设置在加工工件表面的柔性贴膜，用于吸收激光光束能量产生的蒸汽、并保护工件不受激光辐照产生的热损伤；预存有加工参数的计算机集成控制系统，所述计算机集成控制系统与所述高能短脉冲激光器、光路准直器、光束直径调节器、激光头运动装置和工件装夹运动平台连接，用于控制所述高能短脉冲激光器、光路准直器、光束直径调节器的工作以及用于控制所述激光头运动装置和工件装夹运动平台的运动；所述聚光透镜、光路准直器、第一反射镜组、光束直径调节器、第二反射镜组和工件装夹运动平台依次设置在所述高能短脉冲激光器的激光光束的光路上。优选的，还包括用于采集所述加工工件实时加工状态的压纹实时动态监测系统，所述压纹实时动态监测系统与所述计算机集成控制系统连接，用于将所述实时加工状态与目标加工状态进行对比，并根据对比结果调整所述加工参数。优选的，还包括用于向设置有所述柔性贴膜的加工工件进行喷水作业的流水喷嘴，以便约束等离子体冲击波。优选的，所述激光头运动装置与竖直设置的导轨连接，所述激光头运动装置的运动方向沿所述导轨长度方向。优选的，所述工件装夹运动平台为一三联动运动平台，所述工件装夹运动平台可在水平面内沿X轴方向作直线运动、Y轴方向作直线运动以及沿顺时针或逆时针方向转动。优选的，所述工件装夹运动平台还具有转动底盘，所述转动底盘能够在水平面内进行转动。优选的，所述工件装夹运动平台还具有转动底盘，所述转动底盘的转动轴线与激光光路的路线共线。优选的，所述光束直径调节器对所述激光光束的调节范围为0.5-5mm。优选的，所述高能短脉冲激光器的激光脉宽范围为8ns至16ns，且所述激光脉宽在所述激光脉宽范围内为可调脉宽。本专利技术直接利用高能脉冲激光输出的激光束辐照金属工艺制品表面进行压纹加工，通过控制激光束能量、光斑形状、尺寸及其与加工件的相对位置，有序进行冲击点排布规划，可以实现不同形状压纹的激光喷丸加工。本专利技术加工时按照预先设好的喷丸路径和光斑形状及分布，计算机集成控制系统通过控制高能短脉冲激光器、光路准直器、光束直径调节器等来调节输出光束的能量大小、光束质量和光束形状尺寸。通过控制激光头运动装置和工件装夹运动平台的运动，以实现对工件的加工。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的一种激光喷丸制品表面制造系统的结构示意图。图1中附图标记为：高能短脉冲激光器1、激光束2、聚焦透镜3、光路准直器4、第一反射镜组5、光束直径调节器6、激光头运动装置7、第二反射镜组8、工件装夹运动平台9、计算机集成控制系统10、流水喷嘴11、加工工件12、压纹实时动态监测系统13。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。本专利技术的核心是提供一种激光喷丸制品表面制造系统，该系统便于控制制造结果，且具有较高的制造精度。请参考图1，图1为本专利技术所提供的一种激光喷丸制品表面制造系统的结构示意图。本专利技术所提供的一种激光喷丸制品表面制造系统，包括：高能短脉冲激光器1、聚光透镜3、光路准直器4、光束直径调节器6、第二反射镜组8、工件装夹运动平台9、计算机集成控制系统10。具体地，用于高能短脉冲激光器1发射激光光束的，高能短脉冲激光器1能够调整激光光束的能量大小，聚光透镜3用于对激光光束进行汇聚，光路准直器4用于调整激光光束的光束质量；光束直径调节器6用于调整激光光束的形状；第二反射镜组8用于反射激光光束，第二反射镜组设置8在激光头运动装置7上，工件装夹运动平台9用于夹持加工工件。柔性贴膜使设置在加工工件表面的薄膜，用于吸收激光光束能量产生的蒸汽、并保护工件不受激光辐照产生的热损伤。计算机集成控制系统10为预存有加工参数的控制系统，计算机集成控制系统10与高能短脉冲激光器1、光路准直器4、光束直径调节器6、激光头运动装置7和工件装夹运动平台9连接，用于控制高能短脉冲激光器1、光路准直器4、光束直径调节器6的工作以及用于控制激光头运动装置7和工件装夹运动平台9的运动。为了实现对激光光束的调整和控制，聚光透镜3、光路准直器4、第一反射镜组5、光束直径调节器6、第二反射镜组8和工件装夹运动平台9依次设置在高能短脉冲激光器1的激光光束的光路上。请参考图1，图1中由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光喷丸制品表面制造系统，其特征在于，包括：用于发射激光光束的高能短脉冲激光器(1)，所述高能短脉冲激光器(1)能够调整激光光束的能量大小；用于对激光光束进行汇聚的聚光透镜(3)；用于调整激光光束的光束质量的光路准直器(4)；用于调整激光光束的形状的光束直径调节器(6)；用于反射所述激光光束的第二反射镜组(8)，所述第二反射镜组设置(8)在激光头运动装置(7)上；工件装夹运动平台(9)，所述工件装夹运动平台(9)用于夹持加工工件；设置在加工工件表面的柔性贴膜，用于吸收激光光束能量产生的蒸汽、并保护工件不受激光辐照产生的热损伤；预存有加工参数的计算机集成控制系统(10)，所述计算机集成控制系统(10)与所述高能短脉冲激光器(1)、光路准直器(4)、光束直径调节器(6)、激光头运动装置(7)和工件装夹运动平台(9)连接，用于控制所述高能短脉冲激光器(1)、光路准直器(4)、光束直径调节器(6)的工作以及用于控制所述激光头运动装置(7)和工件装夹运动平台(9)的运动；所述聚光透镜(3)、光路准直器(4)、第一反射镜组(5)、光束直径调节器(6)、第二反射镜组(8)和工件装夹运动平台(9)依次设置在所述高能短脉冲激光器(1)的激光光束的光路上。...

【技术特征摘要】
1.一种激光喷丸制品表面制造系统，其特征在于，包括：用于发射激光光束的高能短脉冲激光器(1)，所述高能短脉冲激光器(1)能够调整激光光束的能量大小；用于对激光光束进行汇聚的聚光透镜(3)；用于调整激光光束的光束质量的光路准直器(4)；用于调整激光光束的形状的光束直径调节器(6)；用于反射所述激光光束的第二反射镜组(8)，所述第二反射镜组设置(8)在激光头运动装置(7)上；工件装夹运动平台(9)，所述工件装夹运动平台(9)用于夹持加工工件；设置在加工工件表面的柔性贴膜，用于吸收激光光束能量产生的蒸汽、并保护工件不受激光辐照产生的热损伤；预存有加工参数的计算机集成控制系统(10)，所述计算机集成控制系统(10)与所述高能短脉冲激光器(1)、光路准直器(4)、光束直径调节器(6)、激光头运动装置(7)和工件装夹运动平台(9)连接，用于控制所述高能短脉冲激光器(1)、光路准直器(4)、光束直径调节器(6)的工作以及用于控制所述激光头运动装置(7)和工件装夹运动平台(9)的运动；所述聚光透镜(3)、光路准直器(4)、第一反射镜组(5)、光束直径调节器(6)、第二反射镜组(8)和工件装夹运动平台(9)依次设置在所述高能短脉冲激光器(1)的激光光束的光路上。2.根据权利要求1所述的激光喷丸制品表面制造系统，其特征在于，还包括用于采集所述加工工件实时加工状态的压纹实时动态监测系统(13)，所述压纹实时动态监测系统(13)与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永康，裴旭，张峥，杨青天，杰夫杜兰尼，戴维索科尔，张宏，谢康，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44