[實用新型]多頭激光毛化裝置

無效

• 申請號: 200920187037.4
• 申請日: 2009-08-17
• 公開（公告）號: CN201471079U
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 陳培鋒;王焄;孫長東;鄧國華
• 申請（專利權）人: 蘇州市博海激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B21B28/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本實用新型涉及一種多頭激光毛化裝置。

背景技術

具有特殊表面形貌的冷軋薄鋼板在制造業中有著廣泛的應用，特別是在汽車和家電產業中。為了改善冷軋薄鋼板的板型、深沖性、延伸率和涂鍍性能，在冷軋薄板生產工藝中，要求對冷軋工作輥的輥面進行毛化處理，然后軋制出滿足用戶特殊工藝要求的冷軋毛化鋼板。傳統的毛化處理方法主要是噴丸毛化和電火化毛化兩類，但隨著技術的進步及對毛化質量要求的提升，激光毛化將逐步取代它們成為實用而又先進的一種毛化技術。

激光毛化主要采用高能量脈沖激光束聚焦照射于軋輥表面，利用激光束的高亮度在軋輥表面獲得非常高的能量密度，使激光聚焦處的軋輥表面加熱、熔化并部分汽化，形成毛化點。目前較為成熟的激光毛化技術主要分兩類：一類是采用氣體CO₂激光器的CO₂激光毛化，另一類是采用固體Nd:YAG激光器的YAG激光毛化。

現有已經研制成功并用于生產的CO₂激光毛化裝置的基本組成為CO₂激光器和數控機床。數控機床的結構形式與普通車床或磨床相似，其床身前后設有床頭箱和尾座，CO₂激光器安裝在床頭箱上，床頭箱上同時設有用于支撐并驅動軋輥旋轉的軋輥轉軸；所述尾座上則設有用于頂緊軋輥的頂尖。床身上設置有同軋輥轉軸平行的平移導軌，平移導軌上設有毛化平臺(代替車床的車刀架)，其上安裝由斬光盤和聚焦透鏡組成的聚焦機構，該機構將CO₂激光器射出的高能激光束通過斬光盤變換成脈沖激光束，通過聚焦透鏡聚焦后使焦點垂直照射在被加工的軋輥表面，且加工過程中軋輥旋轉，同時毛化平臺和聚焦機構平移，在軋輥表面加工出螺旋形成規則分布的微小毛化坑。如華中科技大學激光院研制的大型CO₂激光軋輥毛化加工成套系統。但該系統由于采用斬光盤技術，只能利用很少一部分輸出激光能量，能量利用效率不高。并且由于聚焦機構中聚焦激光束的聚焦頭僅為一個，在實際的生產過程中加工效率極低，特別是在高峰值數(Pc值)要求下的加工效率無法滿足生產要求，深入的研究表明高Pc值低粗糙度恰恰是高質量冷軋薄板的發展方向。

現有的YAG激光毛化裝置的基本組成結構形式與CO₂激光毛化裝置相同，所不同的是其采用聲光調Q的Nd:YAG激光器作為脈沖激光發生源，脈沖激光束經光路系統聚焦后作用于軋輥表面，通過控制Q頻率和軋輥轉速，實現所要求的表面粗糙度和毛化坑分布。但存在的缺點是：由于YAG激光泵浦燈使用壽命有限，需要定期進行泵浦燈的更換等維護工作，影響生產效率；另外，該裝置所使用激光的平均功率較低，毛化效果有限，生產效率很低，難以滿足大型鋼廠的生產需要。盡管目前一類YAG激光毛化裝置設計有兩臺激光器通過光路轉換實現生產中激光器的輪換使用，以解決持續生產的問題，但這種設計增加了機械系統、冷卻系統和光路系統的復雜程度，提高了生產成本，相反卻降低了裝置工作的可靠性和耐久性。并且YAG激光毛化裝置與CO₂激光毛化裝置存在同樣的缺點，即由于聚焦機構中聚焦激光束的聚焦頭僅為一個，在實際的生產過程中加工效率極低，特別是在高峰值數(Pc值)要求下的加工效率無法滿足生產要求，深入的研究表明高Pc值低粗糙度恰恰是高質量冷軋薄板的發展方向。

發明內容

本實用新型目的是：為克服背景技術中提及的現有激光毛化裝置的不足，而提供一種加工效率高、對激光功率沒有限制并能充分利用激光能量的多頭激光毛化裝置。

本實用新型的技術方案是：一種多頭激光毛化裝置，包括激光器和數控機床，數控機床的床身上裝有通過平移導軌驅動的毛化平臺，毛化平臺上裝有聚焦機構；所述毛化平臺上還裝有位于激光器和聚焦機構之間的多棱鏡分光機構，該多棱鏡分光機構由全反射鏡、多棱鏡、驅動多棱鏡旋轉的高速電機和K個分光頭組成，而所述聚焦機構是由K個聚焦頭組成的聚焦頭陣列，每個聚焦頭輸入端分別與一個分光頭輸出端相對，K≥2。

本實用新型在上述主要技術方案的基礎上還有如下附加技術特征：

所述聚焦頭陣列中兩兩之間的橫向距離為ΔX，縱向距離為ΔY；所述橫向距離ΔX即為毛化點之間的點間距，而縱向距離ΔY最小以能放置兩個聚焦頭為準。

所述數控機床的床身上相對設有床頭箱和尾座，所述床頭箱上裝有用于支撐并驅動軋輥工件旋轉的軋輥轉軸，尾座上裝有用于頂緊軋輥工件的頂尖；所述平移導軌同所述軋輥轉軸平行，而所述激光器置于床頭箱上。

所述聚焦頭的發射光軸與軋輥工件的表面垂直。