一种多能场耦合辅助激光多功能双工位加工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种多能场耦合辅助激光多功能双工位加工装置，通过多能场耦合辅助并使用双工位实现高质量高效率的激光打孔

【技术实现步骤摘要】
一种多能场耦合辅助激光多功能双工位加工装置


[0001]本技术涉及激光加工技术，具体涉及一种多能场耦合辅助激光多功能双工位加工实现高质量高效率激光打孔
、
划槽及切割的多功能激光加工装置
。

技术介绍

[0002]激光加工是一种先进的制造技术，在航空航天
、
国防
、
军工
、
交通
、
电子
、
医疗等领域中应用越来越广泛
。
与传统的加工技术相比较，激光加工是一种高效非接触式加工技术，具有能量密度高
、
加工精度高
、
加工材料自由度大
、
成本效益高等工艺特点，可加工不规则复杂构件
、
曲面构件
、
倾斜面构件
、
非导电材料
、
脆性材料等难加工材料与构件，不仅可以减小机械惯性和变形，提高加工精度和成品率，同时避免了传统机加工过程中产生的刀具磨损和钻头易断等难题
。
[0003]然而，激光加工属于热加工，在高峰值功率激光打孔
、
划槽及切割过程中会产生光致等离子体
。
瞬态等离子体对入射激光会产生吸收
、
折射及散射等光学屏障效应，从而导致激光能量利用率降低
、
材料表面的激光能量密度不均匀
、
激光焦斑动态偏移
、
激光加工过程稳定性变差
、
加工效率和精度降低
、
加工质量变差等问题
。
而且，单工位激光加工设备加工柔性较差，生产效率较低
。
因此，有必要采用工艺措施消减光致等离子体对入射激光的光学屏障效应，以提高激光打孔
、
划槽及切割的精度
、
质量与效率，同时通过双工位激光加工进一步提升激光加工的柔性与效率
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足之处，本技术提供了一种多能场耦合辅助激光多功能双工位加工装置，采用多能场耦合辅助可以显著减弱等离子体对激光的吸收
、
折射及散射等光学屏障效应，有效改善入射激光束的能量密度分布，增大激光能量的利用率，大幅减小激光焦斑的移位，显著减小入射激光的锥度，从而有效提升激光打孔
、
划槽及切割的精度
、
质量与效率
。
而且，本技术采用了双工位设计，可对工件两侧同时进行相同或不同的打孔
、
划槽及切割操作，节省时间成本，进一步提升加工效率
。
[0005]本技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的
。
[0006]一种多能场耦合辅助激光多功能双工位加工装置，包括夹具单元
、
电磁耦合辅助激光加工单元
、
数控面板
、y
向丝杠
、y
向导轨
、
激光器
、
机床工作台
、
运动平台
、x
向丝杠
、x
向导轨
、
电源箱
、z
向立柱
、
工件
。
[0007]所述机床工作台位于水平地面上，通过地角螺栓和水平地面固连，所述电源箱水平放置于机床工作台的右侧，机床数控面板位于机床工作台左侧边缘的圆形立柱上；所述电磁耦合辅助激光加工单元通过
z
向立柱
、
丝杠以及导轨的配合相连，在伺服电机驱动下可实现三轴自由移动；所述工件固定在夹具单元上，所述夹具单元通过导轨和丝杠可实现
x、y
两轴的移动；所述激光器通过焊接方式固定在运动平台上，激光器左侧有接口，可通过导光管与聚焦单元相连；所述激光加工单元总共有两组，分布在工件的前后两侧
。
[0008]所述夹具单元包括
z
向导轨
、
夹具主体
、y
向滑块
、
夹紧垫片
、
工件固定板
、z
向夹紧滑块；所述夹具主体的内侧侧壁有
z
向导轨，
z
向夹紧滑块与
z
向导轨配合，通过调节螺栓可限制物体
z
向的自由度；所述夹具单元的侧壁有两块工件固定板，通过焊接方式与夹具主体固连，并与夹紧垫片配合可限制物体
x
方向的自由度；所述夹具单元底部有
y
向滑块，通过焊接方式与夹具主体固定，可配合导轨
、
丝杠在伺服电机的作用下，带动工件在
y
向运动；所述夹具单元有两组，左右呈对称分布
。
[0009]所述电磁耦合辅助激光加工单元包括磁场电源
、
电场电源
、
电磁极固定板
、
聚焦单元固定块
、
电极板固定板
、
电极板
、
聚焦单元
、
电磁极；所述磁场电源和电场电源通过焊接方式与聚焦单元固定块相连；所述磁场电源通过导线与竖直方向的两个电磁极相连产生可调磁场；所述电场电源通过导线与水平方向的两块电极板相连产生匀强可调电场；所述电磁极固定板前端的嵌套环通过嵌套方式与电磁极固连，并使用内六角螺栓与聚焦单元固定块相连；所述电极板固定板通过螺栓和电极板连接并固定在聚焦单元固定块上；所述聚焦单元固定块内部有圆孔，聚焦单元嵌套固定在孔内；所述聚焦单元尾部有插孔，可插入导光管与激光器连接
。
[0010]优选地，所述电极板的材料为紫铜，其尺寸规格为
15cm
×
10cm
×
3cm
，板间距为
10 cm。
[0011]优选地，所述电场电源为
0~160 V
的直流电源，其恒定功率为
300 W
，其产生的匀强电场的电场强度可通过电源电压进行调节
。
[0012]优选地，所述数控面板不仅和机床的伺服电机，激光器相连，同时也与磁场电源
、
电场电源的控制电路相连
。
[0013]优选地，所述电磁极产生的是相互吸引的轴向磁场，即上侧为
S
极，下侧为
N
极
。
[0014]优选地，所述电极板左侧接正极
、
右侧接负极
。
[0015]优选地，所述
z
向夹紧滑块上方的固定螺栓尺寸可根据工件实际尺寸进行调换
。
[0016]优选地，所述电磁耦合辅助激光加工单元在进行激光加工时，电磁极
、
电极板的最前端与工件的加工区域在
x
方向上留有约
3 cm
的间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多能场耦合辅助激光多功能双工位加工装置，其特征在于，包括夹具单元（1）
、
电磁耦合辅助激光加工单元（2）
、
数控面板（3）
、y
向丝杠（4）
、y
向导轨（5）
、
激光器（6）
、
机床工作台（7）
、
运动平台（8）
、x
向丝杠（9）
、x
向导轨（
10
）
、
电源箱（
11
）
、z
向立柱（
12
）
、
工件（
13
）；所述机床工作台（7）位于水平地面上，通过地角螺栓和水平地面固连，所述电源箱（
11
）水平放置于机床工作台（7）的右侧，机床数控面板（3）位于机床工作台（7）左侧边缘的圆形立柱上；所述电磁耦合辅助激光加工单元（2）通过
z
向立柱（
12
）
、
丝杠（4）
、
（9）以及导轨（5）
、
（
10
）的配合相连，在伺服电机驱动下可实现三轴自由移动；所述工件（
13
）固定在夹具单元（1）上，所述夹具单元（1）通过导轨（5）
、
（
10
）和丝杠（4）
、
（9）可实现
x、y
两轴的移动；所述激光器（6）通过焊接方式固定在运动平台（8）上，激光器（6）左侧有接口，可通过导光管与聚焦单元（2‑7）相连；所述激光加工单元总共有两组，分布在工件（
13
）的前后两侧
。2.
根据权利要求1所述的多能场耦合辅助激光多功能双工位加工装置，其特征在于，所述夹具单元（1）包括
z
向导轨（1‑1）
、
夹具主体（1‑2）
、y
向滑块（1‑3）
、
夹紧垫片（1‑4）
、
工件固定板（1‑5）
、z
向夹紧滑块（1‑6）；所述夹具主体（1‑2）的内侧侧壁有
z
向导轨（1‑1），
z
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王后孝，阮文熙，单佳欣，李锐，于国强，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：新型
国别省市：