本发明专利技术涉及一种旋扫式激光冲击强化加工装置及加工方法，适用于加工具有回转面结构的工件，包括激光光源，用于发射激光；中空转台，位于激光光源下方并沿激光的输出光路设置，并能够绕中空转台的轴线转动沿其轴线升降运动；导管组件，连接中空转台并将激光从中空转台的内部传递至靠近工件的位置，导管组件包括依次连接的第一导管、第二导管以及第三导管，第一导管的两端分别连接中空转台与第二导管，第三导管与第二导管的另一端摆动连接，使得第三导管能够绕其与第二导管的连接端沿靠近或远离第二导管的方向摆动。本发明专利技术通过第三导管的绕轴旋转与摆动功能，用于激光具有多种输出位置，能够适用于多种复杂或者大尺寸的工件的回转面的激光冲击强化。转面的激光冲击强化。转面的激光冲击强化。
【技术实现步骤摘要】
一种旋扫式激光冲击强化加工装置及加工方法
[0001]本专利技术涉及激光加工
，特别是涉及一种旋扫式激光冲击强化加工装置及加工方法。
技术介绍
[0002]激光冲击强化可以通过工件运动或者激光加工头运动实现不同位置光斑的搭接，目前激光冲击强化一般采用机械手夹持工件，机械手具有转动法兰盘，对于一些具有回转面特征结构而言，一般采用法兰盘中心对应回转面转动中心的方式，可以很方便地实现圆孔等结构激光冲击强化，对于一些复杂或者大尺寸的工件的R区，孔结构，由于难以实现法兰盘正对孔中心、圆柱面中心的装夹方式，往往希望通过动光式加工头实现多孔结构、多圆柱结构或者难以机械手夹持结构件的激光冲击强化。
[0003]图1为现有技术对圆筒体结构实现回转面R区激光冲击强化方式，如采用左边动光式激光加工头(即工件不动，激光加工头转动)，不同角度激光冲击强化只需要激光加工头围绕R弧段圆心旋转加工角度即可，但由于R比较小，一般小于R10，因此没法采用转筒式旋转加工头；如采用右边不动光式激光加工头(即工件转动，激光加工头不动)，不同角度激光冲击强化需要机械手夹持工件摆动不同角度，由于机械手转动中心与R弧段圆心不一致，还需要两维直线运动弥补位置差异，因此会导致运动程序复杂。现有技术中方形光斑在激光冲击强化时由于搭接更均匀，因此多次激光冲击强化情况下铝箔胶带等吸收层不容易破损，因此在激光冲击强化时经常采用，但采用动光式激光加工头进行激光冲击强化时，由于光斑方位随激光加工头的方位变化变化，因此光斑搭接效果仍然是放射性对称分布；而采用不动光式激光加工头进行激光冲击强化时，由于光斑方位固定，因此圆周不同位置会导致搭接区域不一致，从而影响对工件的回转面的激光冲击强化的质量。
技术实现思路
[0004](1)要解决的技术问题
[0005]本专利技术提供一种旋扫式激光冲击强化加工装置及加工方法，通过旋转工件和摆动第三导管能够适用于多种复杂或者大尺寸的工件的回转面的激光冲击强化，不仅安全有效，便于推广使用，还能够采用轻松实现在工件的回转面上形成环绕对称的光斑布局结构，提高对工件的回转面的激光冲击强化的质量。
[0006](2)技术方案
[0007]第一方面，本专利技术的实施例提出了一种旋扫式激光冲击强化加工装置，适用于加工具有回转面结构的工件，包括激光光源，用于发射激光；中空转台，位于所述激光光源下方并沿所述激光的输出光路设置，并能够绕所述中空转台的轴线转动以及沿其轴线升降运动；导管组件，连接所述中空转台并将所述激光从所述中空转台的内部传递至靠近所述工件的位置，所述导管组件包括依次连接的第一导管、第二导管以及第三导管，所述第一导管的两端分别连接所述中空转台与所述第二导管，所述第三导管与所述第二导管的另一端的
另一端摆动连接，使得所述第三导能够绕其与所述第二导管的连接端沿靠近或远离所述第二导管的方向摆动。
[0008]进一步地，所述导管组件还包括用于连接中空转台与所述第一导管的第一转接头、用于连接所述第一导管与所述第二导管的第二转接头以及用于连接所述第二导管与所述第三导管的第三转接头，所述第一导管的两端分别与所述第一转接头以及所述第二转接头连接，所述第二导管的两端分别与所述第二转接头以及所述第三转接头摆动连接，所述第三导管的一端与所述第三转接头采用球头连接，所述第三导管的另一端为自由端用于输出所述激光，所述自由端可绕所述第三导管与所述第二导管的连接端沿靠近或远离所述第二导管的方向摆动。
[0009]进一步地，所述第一导管的轴线与所述中空转台的轴线相互垂直，所述第二导管的轴线与所述中空转台的轴线相互平行。
[0010]进一步地，所述第二导管位于所述第一导管的下方以及第三导管的上方。
[0011]进一步地，所述第一转接头、所述第二转接头以及所述第三转接头内均设有全反射镜，用于将所述激光从所述第一转接头内反射依次经过所述第一导管、所述第二转接头、所述第二导管、所述第三转接头以及所述第三导管向所述工件输出。
[0012]进一步地，所述第三导管内部还设有用于聚集进入所述第三导管内的所述激光后向输出至所述工件上的整形镜。
[0013]进一步地，第三导管上远离所述第二导管的一端设有用于喷射压缩空气的气嘴。
[0014]另一方面，本专利技术还提出了一种旋扫式激光冲击强化加工方法，包括步骤一：将待加工的所述工件放置于一固定平台上；步骤二：根据待加工的所述工件的回转面结构的特征来调整所述第三导管与所述工件上待加工的回转面的倾斜角度；步骤三：开启所述激光光源并同步启动用于驱动所述中空转台旋转的伺服电机，通过所述激光对所述工件的回转面进行加工；待所述中空转台旋转一周后停止完成一个圆周运动后停止，并调节所述第三导管绕所述第二导管的轴线摆动一个预设角度以及启动用于驱动所述中空转台进行升降运动的步进电机调来调节所述第三导管距离所述工件的垂直高度；步骤五：再次启动用于驱动所述中空转台旋转的伺服电机带动所述中空转台旋转一周；步骤六：重复步骤四和步骤五，直至完成对所述工件的加工。
[0015]进一步地，所述步骤二中的所述工件的回转面结构为外部圆周面或外部圆弧面时，调整所述第三导管与所述工件回转面的倾斜角度为90
°
；若所述工件的回转面结构为内部圆周面或内部圆弧面时，调整所述第三导管与所述工件回转面的倾斜角度为30
°
～60
°
。
[0016]进一步地，在所述步骤二中，所述第三导管内部还设有用于聚集进入所述第三导管内的所述激光后向输出至所述工件上的整形镜，调整所述第三导管与所述工件上待加工的回转面的倾斜角度的同时，使得所述整形镜距离所述工件为350mm～450mm。
[0017](3)有益效果
[0018]综上，本专利技术通过第三导管的绕轴旋转与摆动的两种运动方式即具有绕中空转台的轴线旋转以及绕其与第二导管的连接端沿靠近或远离第二导管的方向摆动，用于激光具有多种输出位置，能够适用于多种复杂或者大尺寸的工件的回转面的激光冲击强化，不仅安全有效，便于推广使用，还能够采用轻松实现在工件的回转面上形成环绕对称的光斑布局结构，提高对工件的回转面的激光冲击强化的质量。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是现有技术采用不同方式来加工回转面不同位置的结构示意图。
[0021]图2是本专利技术的旋扫式激光冲击强化加工装置的结构示意图。
[0022]图3是本专利技术的旋扫式激光冲击强化加工方法的流程示意图。
[0023]图中：
[0024]1‑
激光；10
‑
工件；
[0025]2‑
激光中心轴线；
[0026]3‑
中空转台；31...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种旋扫式激光冲击强化加工装置，适用于加工具有回转面结构的工件(10)，其特征在于，包括激光光源，用于发射激光(1)；中空转台(3)，位于所述激光光源下方并沿所述激光(1)的输出光路设置，并能够绕其轴线(2)转动以及沿其轴线(2)升降运动；导管组件，连接所述中空转台(3)并将所述激光(1)从所述中空转台(3)的内部传递至靠近所述工件(10)的位置，所述导管组件包括依次连接的第一导管(41)、第二导管(42)以及第三导管(43)，所述第一导管(41)的两端分别连接所述中空转台(3)与所述第二导管(42)，所述第三导管(43)与所述第二导管(42)的另一端摆动连接，使得所述第三导管(43)能够绕其与所述第二导管(42)的连接端沿靠近或远离所述第二导管(42)的方向摆动。2.根据权利要求1所述的旋扫式激光冲击强化加工装置，其特征在于，所述导管组件还包括用于连接中空转台(3)与所述第一导管(41)的第一转接头(32)、用于连接所述第一导管(41)与所述第二导管(42)的第二转接头(44)以及用于连接所述第二导管(42)与所述第三导管(43)的第三转接头(45)，所述第一导管(41)的两端分别与所述第一转接头(32)以及所述第二转接头(44)连接，所述第二导管(42)的两端分别与所述第二转接头(44)以及所述第三转接头(45)连接，所述第三导管(43)的一端与所述第三转接头(45)摆动连接，所述第三导管(43)的另一端为自由端用于输出所述激光(1)，所述自由端可绕所述第三导管(43)与所述第二导管(42)的连接端沿靠近或远离所述第二导管(42)的方向摆动。3.根据权利要求2所述的旋扫式激光冲击强化加工装置，其特征在于，所述第一导管(41)的轴线与所述中空转台(3)的轴线(2)相互垂直，所述第二导管(42)的轴线与所述中空转台(3)的轴线(2)相互平行。4.根据权利要求2所述的旋扫式激光冲击强化加工装置，其特征在于，所述第二导管(42)位于所述第一导管(41)的下方以及第三导管(43)的上方。5.根据权利要求2所述的旋扫式激光冲击强化加工装置，其特征在于，所述第一转接头(32)、所述第二转接头(44)以及所述第三转接头(45)内均设有全反射镜(4)，用于将所述激光(1)从所述第一转接头(43)内反射依次经过所述第一导管(41)、所述第二转接头(44)、所述第二导管(42)、所述第三转接头(45)以及所述第三导管(43)向所...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹世坤，孙汝剑，车志刚，曹子文，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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