一种多自由度聚焦超声辅助激光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及到激光加工装置领域，尤其涉及一种多自由度聚焦超声辅助激光加工装置，其中两聚焦超声振子通过卡环分别固定在各自支架的弧形槽中，可以沿弧形槽及卡环紧固轴转动，以调整两束聚焦超声相对于激光加工熔池的角度；两支架安装在带弧形槽的安装板上，其中，固定聚焦超声振子支架与安装板紧固连接，并与激光头紧固连接，实现装置与激光头同步运动；移动聚焦超声振子支架末端安装在安装板的弧形槽中，以调整两聚焦超声振子之间的夹角，实现可变角度的二维超声辅助激光加工。上述装置能够实现多角度一维和二维聚焦超声辅助激光加工，配合送粉器、熔渣吹(吸)机构等可以用于激光熔覆、激光切割、激光打孔等多种类型激光加工。工。工。

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度聚焦超声辅助激光加工装置


[0001]本专利技术涉及到激光加工装置领域，尤其涉及一种多自由度聚焦超声辅助激光加工装置。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]随着激光器和控制技术的发展，激光加工已经发展出了激光切割、激光打孔、激光熔覆、激光焊接、激光表面改性等一系列技术，应用于航空航天、汽车、模具等众多领域。激光加工技术大多依靠激光的高能量来熔化工件材料，进而实现材料去除、连接或组分更改，不可避免得会形成熔覆层。在激光切割、打孔中，熔覆层会吸收激光，降低激光加工效率和精度；在激光熔覆、焊接和表面改性中，熔覆层晶粒容易过分粗大，降低表层性能；此外，熔覆层还容易出现残余拉应力、气孔和裂纹等缺陷。熔覆层的存在已经成为限制激光加工技术大力推广和应用的瓶颈之一。
[0004]目前国内外学者已采用外加的超声振动能场来解决激光加工技术中存在的熔覆层问题，尤其是在激光熔覆过程中，已经设计出具体的超声振动辅助装置，可以分为两大类：
[0005]第一类如在专利CN 201310415092.5和CN 201610114914.X中公开的方式，是将超声振动源施加于工件底部或侧面，使工件振动而影响熔池。但是，激光熔池是一微小区域，由工件传来的振动作用并不明显，而且工件体积及质量越大，超声振动的效果越不明显，难以应用于大型零部件的激光加工；此外，工件的振动将影响激光聚焦效果，进而降低激光加工的质量。
[0006]另一类如在专利CN 201611042347.8和CN 201610290848.1中公开的方式，其是将振子直接作用于激光熔池，不受工件体积及质量的限制。但是，激光熔池尺寸非常小，直径为几毫米，而熔池温度特别高，超声振子必须与熔池保持一定距离，依靠空气传来的振动作用较弱，效果不够明显。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种多自由度聚焦超声辅助激光加工装置，可以高效、高精度地向激光加工熔池提供可变角度的一维和二维高强度超声振动，在激光切割、打孔中可以辅助剥离熔覆层和熔渣，使其更易被去除，提高激光加工效率和精度；在激光熔覆、焊接和表面改性中，可以有效控制熔覆层残余应力、晶粒尺寸等，提高激光加工质量。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0009]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种多自由度聚焦超声辅助激光加工装置；包括安装板、移动支架、固定支架、第一聚焦超声振子、第二聚焦超声振子、夹具等。
[0010]所述的固定支架固定在安装板底部；
[0011]所述移动支架安装在安装板底部，可相对于安装板移动；移动支架所在的平面、固定支架所在的平面以及安装板所在的平面两两相互垂直；
[0012]所述的第一聚焦超声振子安装在固定支架上，且其在固定支架上的位置可以调整；
[0013]所述的第二聚焦超声振子安装在移动支架上，且其在移动支架上的位置可以调整。
[0014]上述的第一、第二聚焦超声振子通过卡环分别固定在各自支架上，均可利用前端的聚焦球面将超声波聚集到焦点上，两聚焦超声振子的焦点位置重合；所述支架分固定支架和移动支架，固定支架紧固在安装板上，并通过夹具与激光头紧固连接，移动支架尾端安装在安装板的弧形槽中；两个支架均带有弧形槽，弧形槽上安装卡环。
[0015]上述本专利技术的实施例的有益效果如下：
[0016](1)本专利技术设计的多自由度聚焦超声辅助激光加工方法及装置利用聚焦超声，可以在焦点处提供更强的超声振动；
[0017](2)本专利技术设计的多自由度聚焦超声辅助激光加工方法及装置可以产生不同角度的一维和二维超声振动，增强超声辅助效果；
[0018](3)本专利技术设计的多自由度聚焦超声辅助激光加工方法及装置配合送粉机构、熔渣吹(吸)机构等可以用于激光熔覆、激光切割、激光打孔等多种类型激光加工，适用范围广。
[0019](4)本专利技术设计的多自由度聚焦超声辅助激光加工方法及装置结构简单可靠、操作方便、寿命长。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0021]图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的多自由度聚焦超声辅助激光加工装置的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术根据一个或多个实施方式的卡环的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术根据一个或多个实施方式的固定支架的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术根据一个或多个实施方式的移动支架的结构示意图；
[0025]图5为本专利技术根据一个或多个实施方式的安装板和移动支架之间的连接示意图；
[0026]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。1
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安装板、2
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移动支架、3
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移动聚焦超声振子、4
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卡环、5
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夹具、6
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激光头、7
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工件、8
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固定支架、9
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固定聚焦超声振子、10
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紧固轴、11
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卡环底板、12
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卡环扣板、13
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紧固螺栓、14
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定位轴、15
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定位杆、16
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弧形槽、17
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移动定位轴、18
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弧形槽、19
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固定定位轴、20
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螺母、21
‑
螺母。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本专利技术另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
[0029]为了方便叙述，本专利技术中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本专利技术提出了一种多自由度聚焦超声辅助激光加工装置。
[0031]实施例1：
[0032]本专利技术的一种典型的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多自由度聚焦超声辅助激光加工装置；其特征在于，包括安装板、移动支架、固定支架、第一聚焦超声振子、第二聚焦超声振子；所述的固定支架固定在安装板底部；所述移动支架安装在安装板底部，可相对于安装板移动；移动支架所在的平面、固定支架所在的平面以及安装板所在的平面两两相互垂直；所述的第一聚焦超声振子安装在固定支架上，且其在固定支架上的位置可以调整；所述的第二聚焦超声振子安装在移动支架上，且其在移动支架上的位置可以调整。2.如权利要求1所述的多自由度聚焦超声辅助激光加工装置，其特征在于，所述的安装板上设有一个弧形槽，所述的移动支架通过连接件安装在弧形槽内，且可沿着弧形槽移动。3.如权利要求1所述的多自由度聚焦超声辅助激光加工装置，其特征在于，所述的固定支架包括一个本体，在本体的顶部设有定位轴，所述定位轴上带螺纹，插入安装板的定位孔中后由螺母紧固；本体上设有弧形槽和定位杆，所述定位杆用于安装激光头。4.如权利要求3所述的多自由度聚焦超声辅助激光加工装置，其特征在于，所述的第一聚焦超声振子通过第一卡环安装在弧形槽内。5.如权利要求4所述的多自由度聚焦超声辅助激光加工装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国梁，王茜，杨勇，孙树峰，刘毅，戴龙杰，孙瑞，王德祥，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：