一种全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具及激光烧蚀方法技术

本发明专利技术提供一种全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具及方法，其中夹具包括平移台、丝杠Ⅰ、步进电机Ⅰ、导轨、千分表组成平移系统；旋转台、滚轴、滑块、步进电机Ⅱ、行星减速器组成旋转系统；其中烧蚀方法：激光标刻系统与夹具驱动器联合作用，通过脉冲信号控制柱塞的旋转角度与平移距离，完成织构在柱塞表面的布置。其中检测方式：进步电机Ⅲ、丝杆Ⅱ、激光器、红外测距仪组成自动调距仪。本发明专利技术解决了轴类工件在弧面烧蚀不均、可重复性差的难题，尤其是全尺寸柱塞，夹具在系统的控制下高效的完成其表面的织构化，且在确保加工同轴度的情况下使用便捷的装夹方式，实现柱塞的快速取换，自动调距仪控制激光焦点的距离，确保了柱塞的高效、高质量加工。量加工。量加工。

【技术实现步骤摘要】
一种全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具及激光烧蚀方法

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[0001]本专利技术属于轴类表面激光加工
，尤其涉及全尺寸柱塞织构化的激光烧蚀，具体涉及一种全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具及方法。

技术介绍
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[0002]压裂泵是油气田开发的重要设备，其柱塞动密封副是影响压裂泵性能的主要部件，也是最易损坏的部件。实际压裂酸化作业已证明，柱塞试件表面合理织构布置可以显著地提高柱塞密封副的润滑减摩性能及使用寿命。现有的轴类加工的夹具基本采用三爪卡盘结构，在夹持一些工件时会形成悬臂梁结构，致使加工过程不稳定，没有一个良好的品控。且目前激光烧蚀技术主要针对平面工件，少有针对轴类表面的激光烧蚀技术，并且受制于激光器的发射原理，激光的焦点的位置是固定的，但是有时工件在夹具上会发生一定的偏转，激光距离就会发生变化，其激光加工强度就会变弱，加工质量就会受到影响；现有的激光标刻机的加工范围有限，对大尺寸工件激光烧蚀十分艰难，尤其涉及到全尺寸柱塞织构化，高昂的人工成本和时间成本限制了全尺寸柱塞的织构化、批量化的生产，因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案

技术实现思路
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[0003]本专利技术的目的在于提供一种全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具及方法，以克服现有技术中存在的不足。
[0004]为实现上述专利技术目的，本专利技术的提供一种全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具及方法，其夹具包括，包括由平移台、丝杠Ⅰ、步进电机Ⅰ、导轨、千分表组成平移系统；由旋转台、滚轴、滑块、步进电机Ⅱ、行星减速器组成的旋转系统。所述平移台上有特制的铰孔，用于对导轨与进步电机Ⅰ的安装与定位，所述丝杠Ⅰ安装于进步电机Ⅰ与平移台之间，所述丝杠Ⅰ与滑块连接配合，所述平移系统支撑并驱动旋转系统整体沿柱塞轴线平移；所述滚轴安装于旋转台上用于柱塞的水平支撑，所述进步电机Ⅱ与行星减速器安装于旋转台，完成柱塞在滚轴上绕轴线旋转；所述夹具由激光标刻系统控制，通过脉冲信号完成夹具与激光器的配合，实现全尺寸柱塞的表面织构布置。
[0005]进一步的，所述平移台需加工螺纹孔用于自身的安装与定位，且所述进步电机Ⅰ与导轨通过螺栓孔安装在平移台上。
[0006]进一步的，所述丝杠Ⅰ的一端与进步电机Ⅰ，实现轴向的平移运动。
[0007]进一步的，所述旋转台连接在导轨的上面，所述选装台通过螺栓与导轨连接。
[0008]进一步的，所述进步电机Ⅱ安装于旋转台内部，所述旋转台有特制的孔洞对进步电机进行固定于限位。
[0009]进一步的，所述行星减速器的一端与进步电机相Ⅱ连接，所述行星加速器通过皮带与滚轴的一端相连接，实现滚轴的驱动。
[0010]进一步的，所述滚轴安装于旋转台上，所述旋转台有特制孔洞对滚轴进行定位，所
述滚轴实现对全尺寸柱塞的支撑与旋转。
[0011]进一步的，所述辅助工具与平移台相连，所述辅助工具利用铰链完成安装于定位。
[0012]进一步的，所述夹具通过驱动器实现与激光标刻系统的连接，所述驱动器由脉冲信号控制，由此完成夹具与激光器的配合，完成织构在柱塞表面的布置与烧蚀。
[0013]进一步的，所述进步电机Ⅲ与丝杆Ⅱ由皮带连接，所述丝杆Ⅱ与激光发射器连接，系统使用脉冲信号通过驱动器控制电机旋转完成对激光发射器的位置调控，所述激光测距仪通过控制卡与电脑系统连接，可实时反馈激光焦点到工件表面的距离，所述红外测距仪与进步电机Ⅲ在系统控制下完成织构加工时激光焦点位置的检测与修正，确保激光的最强点一直在工件的表面，确保高效、高质量的完成全尺寸柱塞的织构化烧蚀。
[0014]采用了上述技术方案后，本专利技术具有的有益效果为：本专利技术的全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具及方法可以实现轴类表面的激光烧蚀处理，在驱动器的配合下全自动的完成大尺寸的轴类表面激光烧蚀，尤其是全尺寸柱塞织构化激光烧蚀，通过控制脉冲信号完成工作人员所期望的织构布置方式，自动调距仪实时反馈加工时的运动精度，确保激光强度，进而保证织构的加工质量，并且可通过本专利技术的装夹方式快速的完成加工柱塞的更换，极大的节约了人力成本与时间成本，对全尺寸柱塞织构化批量化的生产有着极大的促进作用。
附图说明：
[0015]附图1为本专利技术实施例的加工方法流程图；
[0016]附图2为柱塞零件的结构示意图；
[0017]附图3为本专利技术实施例的旋转系统结构示意图；
[0018]附图4为本专利技术实施例的平移系统结构示意图；
[0019]附图5为本专利技术实施例的夹具结构参考图；
[0020]附图6为本专利技术实施例的自动调距仪结构示意图；
[0021]附图7为本专利技术实施例的使用状态参考图；
[0022]以上附图中1.平移台；2.导轨；3.丝杆；4.进步电机Ⅰ；5.旋转台；6.进步电机Ⅱ；7.行星减速器；8.滚轴；9.柱塞；10.辅助工具；11.滑轨；12.皮带Ⅰ；13.滑块；14.旋转台固定板；15.旋转台定位板；16.柱塞表面；17.柱塞端面；18.激光器；19.激光烧蚀平台；20.进步电机Ⅲ；21.红外测距仪；22.装配外壳；23.皮带Ⅱ；24.丝杆Ⅱ；25.激光器外壳；26.激光器调试平台
具体实施方式
[0023]下面结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本专利技术的保护范围之内。
[0024]本专利技术对轴类表面织构化、尤其是全尺寸柱塞表面织构化激光烧蚀，通过结构特性实现的，解决了现有技术对轴类表面织构化激光烧蚀的技术缺陷问题，并受限于激光器的烧蚀范围有限难以一次性加工大尺寸工件的问题，夹具在驱动器的作用下可一次性完成全尺寸柱塞表面织构化激光烧蚀，并且通过控制脉冲实现操作者所需的织构布置方式，降低了人力消耗与时间投入，为批量化生产奠定了基础。
[0025]为实现上述目的，设计了一种全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具及方法，包括由平移台、丝杠Ⅰ、步进电机Ⅰ、导轨、千分表组成的平移系统；由旋转台、滚轴、滑块、步进电机Ⅱ、行星减速器组成的旋转系统；所述平移台上有铰孔，用于对导轨与进步电机Ⅰ的安装与定位，所述丝杠Ⅰ安装于进步电机Ⅰ与平移台之间，所述丝杠Ⅰ与滑块配合，所述平移系统支撑并驱动旋转系统整体沿柱塞轴线平移；所述滚轴安装于旋转台上用于柱塞的水平支撑，所述进步电机Ⅱ与行星减速器安装于旋转台，完成柱塞在滚轴上绕轴线旋转。
[0026]激光烧蚀方法：所述旋转台底部的滑块安装在丝杠上，且所述丝杠的端部连接进步电机Ⅰ，由脉冲信号通过驱动器驱动电机Ⅰ实现旋转系统的轴向平移，实现织构在柱塞轴线上的烧蚀布置；所述进步电机Ⅱ安装在旋转台上，所述行星减速器安装在旋转台上，且所述行星减速器与进步电机Ⅱ利用皮带相连接，由脉冲信号通过驱动器驱动电机Ⅱ完成所述柱塞与滚轴的同步旋转，实现织构在柱塞周向上的烧蚀布置。
[0027]检测设备包括：进步电机Ⅲ、丝杆Ⅱ、激光器、红外测距仪组成自动检测与调试仪；所述进步电机Ⅲ与丝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具，其特征在于，包括由平移台、丝杠Ⅰ、步进电机Ⅰ、导轨、千分表组成的平移系统；由旋转台、滚轴、滑块、步进电机Ⅱ、行星减速器组成的旋转系统；所述平移台上有铰孔，用于对导轨与进步电机Ⅰ的安装与定位，所述丝杠Ⅰ安装于进步电机Ⅰ与平移台之间，所述丝杠Ⅰ与滑块配合，所述平移系统支撑并驱动旋转系统整体沿柱塞轴线平移；所述滚轴安装于旋转台上用于柱塞的水平支撑，所述进步电机Ⅱ与行星减速器安装于旋转台，完成柱塞在滚轴上绕轴线旋转。2.根据权利要求1所述的全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具，其特征在于，所述平移台底部有铰孔用于与激光加工平台连接，完成平移系统的定位，确保平移台的水平面定位精度以及加工时平移运动的轴向精度，所述平移台底部为一定位面。3.根据权利要求1所述的全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具，其特征在于，所述旋转台底部与导轨的铰孔由螺栓连接，完成平移系统与旋转系统的固定，确保旋转系统的水平面定位精度以及自身移动时的轴向精度，所述旋转台底部为二定位面。4.根据权利要求1所述的全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具，其特征在于，所述滚轴与旋转台连接，柱塞放置于两个滚轴之间，确保柱塞与夹具的同轴度，使得加工时柱塞在旋转时不会发生偏移确保烧蚀精度，完成柱塞的支撑与定位，所述滚轴面三定位面。5.根据权利要求1所述的全尺寸柱塞织构激光烧蚀夹具，其特征在于，所述滚轴上有防滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟林，伍小龙，王紫萱，王国荣，王腾，罗敏敏，魏刚，何霞，冷晓栋，张浩，胡刚，敬佳佳，王川，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：