[實用新型]激光表面加工裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120014245.1
• 申請日: 2011-01-18
• 公開（公告）號: CN201970014U
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志杰
• 申請（專利權(quán)）人: 施政輝
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/02;G02B26/10;G02B17/06;G02B19/00;G02B26/12
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及工件表面的激光處理技術(shù)，更具體地說，是涉及一種激光表面加工裝置。

背景技術(shù)

目前激光的應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，有一類激光加工是以點或孔的排布為主的激光加工領(lǐng)域，就是把這些點或孔，按照一定排布方式延伸到一個區(qū)域。如果逐點加工，激光源發(fā)出的激光使用效率太低，以致影響到應(yīng)用，甚至為了提高效率，降低了激光加工點的質(zhì)量或密度。在這些應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在通常采用激光脈沖工作方式，由于加工點和點之間是斷開的，斷開區(qū)域?qū)す馐顷P(guān)斷狀態(tài)，所以激光加工是通、斷交替過程，這個就是激光器脈沖加工方式。

在實際激光點加工中，我們通常需要的點的形貌是以圓心對稱的形貌點，如果我們采取逐點停下來加工，只能實現(xiàn)較慢的效率，再高的加工效率，只能采用在運動軌跡中，控制激光出光與不出光，來完成點的加工。這樣就出現(xiàn)一種問題：見下圖：圖1是在激光在關(guān)斷中的時序中在加工面上形成的激光路徑，由于激光有熱效應(yīng)，均勻向外擴張一段區(qū)域見圖2中，實際出現(xiàn)在加工面上的加工痕跡外廓圖形見圖2，我們發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)的點是細(xì)長條外貌。如果要做出比較圓的形貌點，就要較小△x₁，我們知道△x₁=△t₁×運動速度。圖3是取△t₁四分之一的形貌點形貌，如果把運動速度也降到四分之一，同樣能形成圖3的形貌點，此處形貌點圓度高多了，如果把△t₁和運動速度再降低，形貌點會更加圓。減少△t₁數(shù)值，加工形貌點具有較好的圓度，但在保證點的能量的前提下，必須加大激光功率，加大激光功率肯定不是技術(shù)人員所希望的。另外時間△t₁減少，功率加大，在點的形成過程已經(jīng)出現(xiàn)被加工物體的氣化和爆炸現(xiàn)象，（注解：如果需要這樣的氣化和爆炸點，本實用新型同樣可以實現(xiàn)，而且效率同樣會提高），這樣的毛化點或形貌造型點的形貌是帶毛刺和比較銳利的，這樣的毛化點或形貌造型點耐磨性不好，對降低摩擦力也是不利的。如果減少運動速度，會帶來加工速度大幅的降低。這些因數(shù)已經(jīng)嚴(yán)重的限制了這類技術(shù)的使用和推廣，如激光毛化或形貌造型應(yīng)用領(lǐng)域。激光毛化或形貌造型技術(shù)是利用激光在物體表面加工非常微小的點，這些點有凸凹等形貌，在極高的加溫和冷卻速度的情況下，這些凸凹點的淬火硬度可以做到極高，這些點是密集排布，毛化或形貌造型的表面能改變面與面的之間的摩擦性能，既可以提高摩擦系數(shù)，也可以降低摩擦系數(shù)，同樣也可以提高摩擦件的使用壽命，這與毛化點的形貌、硬度及分布密度有關(guān)系，如發(fā)動機的活塞，摩擦面經(jīng)過毛化或形貌造型處理的摩擦壽命能大幅或成倍的提高，大大延長發(fā)動機的使用壽命，提高的多少，和點的形貌有非常大的關(guān)系，形貌點的不好，如有毛刺和比較銳利的形貌點，可能是反作用，致使這項技術(shù)無法實施。工件表面摩擦性能、硬度等物理性能與加工點的形貌有關(guān)系。激光源的使用壽命和利用率與激光源關(guān)斷頻率高低有關(guān)系；為了追求比較圓或或質(zhì)量比較高的的形貌點，激光器需要保持較高的關(guān)斷頻率，這導(dǎo)致的激光源的具有較低使用壽命和較低使用效率。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是解決上述問題，提供一種激光表面加工裝置。

激光表面加工裝置，包括發(fā)射M路激光束的激光源、將每路激光束分切成沿時間軸分布、循環(huán)照射的N組激光的分光裝置，分光裝置包括將M路激光束形成循環(huán)掃描激光的掃描光學(xué)裝置、改變循環(huán)掃描激光方向的折反光學(xué)裝置，其中M≥1，N≥2。

進一步地，所述激光表面加工裝置還包括聚焦光學(xué)裝置，所述分光裝置輸出的M×N組激光經(jīng)聚焦光學(xué)裝置聚焦后輸出。

進一步地，所述聚焦光學(xué)裝置是P個聚焦鏡片，其中M×N＞P≥1。

進一步地，所述聚焦光學(xué)裝置是可調(diào)節(jié)位置、能將M×N組激光聚攏或發(fā)散的光學(xué)元件。

進一步地，所述折反光學(xué)裝置是具有M×N個面的反射鏡或M×N個反射鏡或M×N個折射鏡。

激光表面加工方法，激光源發(fā)射M路激光束，每路激光束經(jīng)分光裝置分光后，形成沿時間軸分布、循環(huán)照射的N組激光，M×N組激光作用于相對運動的工件表面，其中M≥1，N≥2。

進一步地，所述分光裝置包括用形成循環(huán)掃描激光的掃描光學(xué)裝置、改變循環(huán)掃描激光方向的折反光學(xué)裝置。

更進一步地，所述折反光學(xué)裝置是具有M×N個面的反射鏡或M×N個反射鏡或M×N個折射鏡。

進一步地，所述掃描光學(xué)裝置是具有回轉(zhuǎn)功能或往復(fù)功能的鏡片；更具體的，所述掃描光學(xué)裝置是擺動鏡。

進一步地，所述掃描光學(xué)裝置是可轉(zhuǎn)動的、鏡面按照周期或圓周分布的多面鏡。

進一步地，M×N組激光經(jīng)聚焦光學(xué)裝置聚焦后作用于工件表面。