一种用于激光加工的真空系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于激光加工的真空系统，为了解决众多金属材料无法在无保护状态下进行激光加工的问题，提供如下解决方案：该系统主要由真空箱本体、与之配套的抽真空、充气组件以及将它们控制连接的计算机控制模块（１）构成。可实现在真空环境下或在保护气环境下进行二维平面内的激光加工操作。有益效果：采用硒化锌透镜激光窗口，激光吸收率低、可透性好、使用寿命长；采用罗茨式真空泵与旋转式机械泵抽真空效率提高，可提高激光加工效率和质量；采用真空传感器和真空压力表读取真空箱内的真空度，操作方便，可靠性高，有利于保证激光加工质量；采用计算机控制管理，操作方便、界面友好，对激光加工的自动化程度、性能稳定性和可靠性大大提高，也便于与其它系统的集成与控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在激光加工设备中用于隔离空气、创造真空环境或者保 护气环境、保证被加工零件加工质量的真空系统，特别是涉及一种用于激光 加工的真空系统。
技术介绍
激光是二十世纪自然科学的重大专利技术之一。自从1960年世界上第一台激 光器诞生以来，在近五十年里，激光科学技术以其独有的特性和强大的生命 力在国防、科技、工业、农业、医学、日常生活等几乎所有领域得到了迅速 发展和广泛应用。激光的优异特性使激光加工具备了其他加工方法不具备的优异特点1) 无接触加工，而且高能激光束的能量和移动速度均可调，可以实现多 种加工目的；2) 可以加工高硬度、高脆性及高熔点的多种金属、非金属材料；3) 无"切削力，，作用在工件上，"刀具，，无磨损；4) 局部加工。由于激光束能量密度较高、加工速度快、对非激光照射部 分没有影响或影响极小，其热影响区小、工件热变形小、后续加工量 小；5) 可以通过透明介质对密封容器内的工件进行各种加工；6) 加工方法极为灵活，与数控系统结合后可对复杂工件进行加工；7) 生产效率高，加工质量可靠，经济效益好。目前，激光加工的类型与应用主要包括激光表面工程、激光材料去除、激光材料连接、激光原型制造等等。然而，有很多金属材料都无法在无保护 状态下进行激光加工。例如，用激光焊接钛合金，钛合金是一种非常活泼的 金属材料，由于表面形成致密的氧化膜，使其在常温下非常稳定。但是在高温下，钛合金则有强烈的吸氢、氧、氮的能力；空气中钛合金在25(TC开始吸 氬，500。C开始吸氧，600。C开始吸氮。随着温度提高，钬合金吸收气体的能力更 强，最终致使钛合金焊缝质量下降以至无法应用。因此要求钛合金的激光焊 接必须在充分保护气状态或者真空状态下进行。
技术实现思路
为了解决上述众多金属材料无法在无保护状态下进行激光加工的问题， 本专利技术提供一种用于激光加工的真空系统，它包含于激光加工设备系统之中， 在所述激光加工设备上配有激光加工的真空系统，该系统主要由真空箱本体、 与之配套的抽真空、充气组件以及将它们控制连接的计算机控制模块(1)构 成。所述真空箱本体内的工作台组件(3)置于底座组件(2)上，通过真空 箱体组件(9)和真空箱盖组件(7)将其密封于箱体内；在所述真空箱盖组 件(7)上还设有真空箱窗口组件(8)。在所述真空箱体组件(9)顶端的真空箱盖法兰盘(38)上设有箱盖定位 孔(33),沿法兰盘周线设有箱盖橡胶密封槽(34),真空箱侧壁(37)上设 有真空传感器连接口 (35)、真空压力表连接口 (36)和真空抽气口 (39)。所述抽真空、充气组件，通过真空传感器连接口 (35)与真空传感器(5) 连接，真空传感器(5 )再与真空测控仪(4 )连接，真空压力表(6 )接在连 接口 (36)上；通过真空抽气口 (39)与箱体外部的罗茨式真空泵(14)和 旋转式机械泵(16)连接。所述计算机控制才莫块(1)通过真空测控仪(4 )与真空传感器(5 )电连 接；通过运动控制卡与电磁放气阀(10)、电磁充气阀(11)、罗茨式真空泵 (14)、电磁隔离阀(15)及旋转式机械泵(16)电连接；以及通过工作台组 件(3 )上的X轴驱动器和Y轴驱动器分别与X轴步进电机和Y轴步进电机 电连接。可实现在真空环境下或者保护气环境下进行二维平面内的激光加工 操作。本专利技术的优点及有益效果为1. 本专利技术不仅可以实现在小于1Pa的真空环境下进行二维平面内的激 光加工操作，而且可以实现在1个大气压保护气环境下进行二维平面内的激 光加工操作。2. 本专利技术采用硒化锌透镜作为激光窗口，激光吸收率低、可透过可见 光、使用寿命较长。3. 本专利技术采用罗茨式真空泵与旋转式机械泵组合方式建立起中真空 系统进行抽真空操作，工作真空度提高、抽真空效率提高，有利于提高激光 加工效率和质量。4. 本专利技术采用真空传感器和真空压力表两种方式读取真空箱内的真 空度，既方便了操作者在不同角度的观察，又^f吏真空度读^:的可靠性进一步 提高，有利于保证激光加工质量。5. 本专利技术采用计算^L集成控制管理，通过ZKY2000C-T型真空测控仪 和PCI-1240型运动控制卡的组合应用，使激光加工过程自动化程度、性能稳 定性和可靠性大大提高。6. 本专利技术采用RS - 485通讯接口进行真空度数据传输，采用PCI-1240 型运动控制卡进行运动控制和I/O操作，软件开发简单、数据传输距离远、抗干扰能力强、可靠性高、运行稳定。7. 本专利技术采用操作方便、界面友好、性能稳定的计算机程序进行抽真 空控制、充保护气控制、二维工作台运动控制和真空度显示控制，方便用户 操作、便于与其它系统的集成与控制。附图说明图1为本专利技术的装置结构示意图；图2为图1中的真空箱窗口组件结构示意图；图3、图4为图1中的真空箱盖组件结构示意图；图5、图6为图1中的真空箱体组件结构示意图；图7、图8为图1中的真空箱底座组件结构示意图；图9为图1中的计算机控制模块结构示意图；图10为图9中的计算机控制流程图；图11为图9中的计算机控制模块用户界面。具体实施方式参看图l-图11, 一种用于激光加工的真空系统，它包含于激光加工设备 系统之中，在所述激光加工i殳备上配有激光加工的真空系统，该系统主要由 真空箱本体、与之配套的抽真空、充气组件以及将它们控制连接的计算机控 制模块1构成。所述真空箱本体内的工作台组件3置于底座组件2上，通过真空箱体组 件9和真空箱盖组件7将其密封于箱体内；在所述真空箱盖组件7上还设有 真空箱窗口组件8。在所述真空箱体组件9顶端的真空箱盖法兰盘38上设有箱盖定位孔33, 沿法兰盘周线设有箱盖橡胶密封槽34，真空箱侧壁37上设有真空传感器连接口 35、真空压力表连接口 36和真空抽气口 39。所述抽真空、充气组件，通过真空传感器连接口 35与真空传感器5连接， 真空传感器5再与真空测控仪4连接，真空压力表6接在连接口 36上；通过 真空抽气口 39与箱体外部的罗茨式真空泵14和旋转式机械泵16连接。所述罗茨式真空泵14 一方面通过管路经波紋管13和机械障板12、电磁 放气阀IO或电磁充气阀11与箱体内腔相通，另一方面通过管路经波紋管13、 电》兹隔离阀15与旋转式机械泵16连接。所述真空箱盖组件7，在盖体32上的真空箱窗口组件8上方设有激光定 位孔2S,其上设有透镜保护罩27,定位支撑销24与箱盖定位孔33的位置一 一对应，通过箱盖橡胶密封槽34，与真空箱体組件9定位密封连接。所述窗口组件8,通过压紧环29、窗口支撑环30及窗口橡胶密封槽31 和其内安装的橡胶密封圏与盖体32密封固定,将真空箱内腔与真空箱外隔离； 与激光定位孔28同心的硒化锌透镜20通过透镜压紧环19和透镜橡胶密封圈 21将其压紧在冷却水套17中，在硒化锌透镜20周围设有环形冷却水腔22, 在冷却水腔22壁上i殳有冷却水输入口 18和冷却水输出口 23。所述真空箱底座组件2的真空箱底座41上设有工作台连接凸台43，凸台 43与底座41之间设有加强筋42,在底座41上还设有真空箱定位槽40。所述计算机控制模块1通过真空测控仪4与真空传感器5电连接；通过 运动控制卡与电》兹;改气阀10、电/f兹充气阀11、罗茨式真空泵14、电》兹隔离阀 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于激光加工的真空系统，它包含于激光加工设备系统之中，其特征在于：在所述激光加工设备上配有激光加工的真空系统，该系统结构主要由真空箱本体、与之配套的抽真空、充气组件以及将它们控制连接的计算机控制模块（１）构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尚晓峰，王贺权，王维，
申请(专利权)人：沈阳航空工业学院，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]