[發(fā)明專利]聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工方法及裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010140171.6
• 申請(qǐng)日: 2010-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN101804506A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳培鋒;王焄;孫長(zhǎng)東;羅曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州市博海激光科技有限公司
• 主分類號(hào): B23K26/00
• 分類號(hào): B23K26/00;G02B26/12
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.一種聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工方法，其特征在于：將高功率連續(xù)激光器(1)輸出的連續(xù)激光束(2)聚焦于一高速旋轉(zhuǎn)的且各工作面法線方向與鏡軸(a)夾角不一致的多棱鏡(401)的某個(gè)工作面上，經(jīng)多棱鏡(401)掃描分光形成傳輸方向沿垂直于所述多棱鏡(401)的旋轉(zhuǎn)方向快速擺動(dòng)的K路脈沖激光束，再分別經(jīng)由K個(gè)集成聚焦頭對(duì)所述K路脈沖激光束進(jìn)行聚焦后形成K×N個(gè)沿轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥(13)長(zhǎng)度方向快速擺動(dòng)的聚焦光點(diǎn)，對(duì)軋輥(13)表面同時(shí)進(jìn)行毛化加工，在軋輥(13)表面形成K×N條非螺旋掃描線點(diǎn)陣交錯(cuò)排布的無規(guī)律毛化坑分布，其中N為單個(gè)集成聚焦頭對(duì)應(yīng)輸出的聚焦光點(diǎn)數(shù)，K×N≥2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工方法，其特征在于按下述具體步驟對(duì)軋輥表面實(shí)施毛化加工：

1)由數(shù)控機(jī)床(3)上的軋輥轉(zhuǎn)軸(301)和頂尖(302)裝夾軋輥(13)；

2)啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床(3)，使軋輥(13)按設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；

3)使高功率連續(xù)激光器(1)輸出的連續(xù)激光束(2)進(jìn)入安裝在數(shù)控機(jī)床(3)工作平臺(tái)(12)上的多棱鏡分光機(jī)構(gòu)(4)內(nèi)，并經(jīng)第一聚焦鏡聚焦于高速旋轉(zhuǎn)且各工作面法線方向與鏡軸(a)夾角不一致的多棱鏡(401)的工作面上；

4)多棱鏡(401)的該工作面在高速旋轉(zhuǎn)過程中將連續(xù)激光束(2)依次掃過K個(gè)分光頭，K≥1；每個(gè)分光頭在激光掃過時(shí)接受一部分激光，當(dāng)激光束依次掃過所有分光頭時(shí)相當(dāng)于給所有的分光頭分配一個(gè)激光脈沖；多棱鏡(401)重復(fù)掃描時(shí)便將連續(xù)激光束分成K路脈沖激光輸出，并且由于所述多棱鏡(401)的各工作面法線方向與其鏡軸(a)的夾角不一致，所述每路脈沖激光同時(shí)沿垂直于多棱鏡(401)的旋轉(zhuǎn)方向快速擺動(dòng)；

5)上述從多棱鏡分光機(jī)構(gòu)(4)內(nèi)輸出的K路脈沖激光束分別經(jīng)K個(gè)集成聚焦頭聚焦后形成K×N個(gè)密集排布且沿轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥(13)長(zhǎng)度方向快速擺動(dòng)的聚焦光點(diǎn)，N為單個(gè)集成聚焦頭對(duì)應(yīng)輸出的聚焦光點(diǎn)數(shù)，K×N≥2；

6)在數(shù)控機(jī)床(3)對(duì)軋輥(13)轉(zhuǎn)速、多棱鏡(401)轉(zhuǎn)速、工作平臺(tái)(12)平移速度的集中控制下，所述沿軋輥(13)長(zhǎng)度方向快速擺動(dòng)的K×N個(gè)聚焦光點(diǎn)對(duì)軋輥(13)同時(shí)進(jìn)行毛化加工，在軋輥(13)表面形成K×N條非螺旋掃描線點(diǎn)陣交錯(cuò)排布的無規(guī)律毛化坑分布。

3.一種用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述加工方法的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工裝置，包括激光器(1)和數(shù)控機(jī)床(3)，所述數(shù)控機(jī)床(3)的床身上裝有通過平移導(dǎo)軌(303)驅(qū)動(dòng)的工作平臺(tái)(12)和用于安裝軋輥(13)的軋輥轉(zhuǎn)軸(301)和頂尖(302)，所述工作平臺(tái)(12)上裝有多棱鏡分光機(jī)構(gòu)(4)和集成聚焦機(jī)構(gòu)；其中：激光器(1)為高功率連續(xù)激光器，所述多棱鏡分光機(jī)構(gòu)(4)由第一聚焦鏡、多棱鏡(401)、驅(qū)動(dòng)多棱鏡(401)旋轉(zhuǎn)的高速電機(jī)(409)和K個(gè)分光頭組成，所述集成聚焦機(jī)構(gòu)是一種由K個(gè)具有集成聚焦功能的集成聚焦頭組成的集成聚焦頭陣列；各集成聚焦頭的輸入端與前述K個(gè)分光頭的輸出端一一對(duì)應(yīng)，并可對(duì)應(yīng)輸出N個(gè)聚焦光點(diǎn)，K×N≥2；其特征在于所述多棱鏡(401)的各工作面法線方向與鏡軸(a)夾角不一致。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工裝置，其特征在于所述多棱鏡(401)的面數(shù)M≥5。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工裝置，其特征在于所述第一聚焦鏡為透射式聚焦鏡或者反射式聚焦鏡。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工裝置，其特征在于所述每個(gè)集成聚焦頭內(nèi)均設(shè)有第二聚焦鏡和與第二聚焦鏡相對(duì)布置的N個(gè)緊密排列的聚焦透鏡。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工裝置，其特征在于所述每個(gè)集成聚焦頭內(nèi)均設(shè)有第二聚焦鏡和與第二聚焦鏡相對(duì)布置的多焦點(diǎn)聚焦鏡，該多焦點(diǎn)聚焦鏡具有N個(gè)焦點(diǎn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工裝置，其特征在于所述每個(gè)集成聚焦頭內(nèi)均設(shè)有第二聚焦鏡、位于第二聚焦鏡出射光路上的N個(gè)緊密排列且相互之間成一定角度布置的反射鏡及位于所述N個(gè)反射鏡的反射光路上的第三聚焦鏡。

9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工裝置，其特征在于所述第二聚焦鏡為透射式聚焦鏡或者反射式聚焦鏡。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚焦光點(diǎn)擺動(dòng)式激光輥類表面毛化加工裝置，其特征在于所述K個(gè)集成聚焦頭呈斜線或其它形式的排列，且相鄰兩個(gè)集成聚焦頭之間的橫向距離為N×ΔX，ΔX＝50～500μm，縱向距離為ΔY。