[發明專利]一種激光噴丸制品表面制造系統

在審

• 申請號: 201611264969.5
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106624353A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 張永康;裴旭;張崢;楊青天;杰夫杜蘭尼;戴維索科爾;張宏;謝康
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23K26/064
• 分類號: B23K26/064;B23K26/046;B23K26/352;B23K26/70
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及激光成型技術領域，更具體地說，涉及一種激光噴丸制品表面制造系統。

背景技術

金屬工藝制品表面壓紋制造技術在現代制造工藝中得到廣泛應用。這些壓紋深度一致、按一定規律分布在表面上，可以提高產品的美觀性和檔次，增加產品的附加值。

現有技術中，表面加工技術多種多樣，如超聲加工法、研磨法、微細電解加工法等；超聲加工法加工時振動加工對表面質量影響較大，需要二次加工來進行表面微結構加工的，這種方法存在設備復雜、成本高、加工不穩定等不利因素；微細電解加工中微細電極陣列制造工藝復雜，難度較大。

目前有許多采用激光對材料進行加工的方法，利用激光來改變材料的力學性能或誘導材料產生變形，對加工后的表面質量要求與美觀性并不十分關注。

發明專利“摩擦副工作表面微坑數控激光成型方法及裝置”(02111930.9)；公布了一種激光材料表面微形貌加工方法，該方法采用激光作為能量源，通過激光燒蝕作用在工件表面加工微坑，充分發揮了激光加工可控性強的優點，但是該技術是利用激光熱效應進行微坑加工，對材料有微觀汽化和燒蝕作用，會造成局部材料性能發生改變，在工件表面形成許多微觀疲勞裂紋，降低材料疲勞性能；“一種激光沖擊制造表面微凸起形貌的裝置和方法”(CN104308361A)公布了一種激光沖擊制造表面微凸起形貌的方法，該方法利用激光誘導產生的高壓沖擊波作用于金屬工件表面，沖擊波機械能轉化為熱能，致金屬工件表面熔融形成微熔池；后續形成的二次沖擊波作用于金屬工件表面的微熔池，致熔池中心材料向周圍擠壓堆積，最終凝固，形成周圍微凸起的凹坑形貌，同時激光沖擊表面改性和激光表面微造型兩項功能；但由于該方法的熔池在受到沖擊波作用時響應不同，必然導致所成的各個微坑大小和形貌不一致，所以存在難于控制的缺陷。

綜上所述，如何提供一種便于控制制造效果的激光噴丸制品表面制造系統，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種激光噴丸制品表面制造系統，該系統便于控制制造結果，且具有較高的制造精度。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種激光噴丸制品表面制造系統，包括：

用于發射激光光束的高能短脈沖激光器，所述高能短脈沖激光器能夠調整激光光束的能量大小；

用于對激光光束進行匯聚的聚光透鏡；

用于調整激光光束的光束質量的光路準直器；

用于調整激光光束的形狀的光束直徑調節器；

用于反射所述激光光束的第二反射鏡組，所述第二反射鏡組設置在激光頭運動裝置上；

工件裝夾運動平臺，所述工件裝夾運動平臺用于夾持加工工件；

設置在加工工件表面的柔性貼膜，用于吸收激光光束能量產生的蒸汽、并保護工件不受激光輻照產生的熱損傷；

預存有加工參數的計算機集成控制系統，所述計算機集成控制系統與所述高能短脈沖激光器、光路準直器、光束直徑調節器、激光頭運動裝置和工件裝夾運動平臺連接，用于控制所述高能短脈沖激光器、光路準直器、光束直徑調節器的工作以及用于控制所述激光頭運動裝置和工件裝夾運動平臺的運動；

所述聚光透鏡、光路準直器、第一反射鏡組、光束直徑調節器、第二反射鏡組和工件裝夾運動平臺依次設置在所述高能短脈沖激光器的激光光束的光路上。

優選的，還包括用于采集所述加工工件實時加工狀態的壓紋實時動態監測系統，所述壓紋實時動態監測系統與所述計算機集成控制系統連接，用于將所述實時加工狀態與目標加工狀態進行對比，并根據對比結果調整所述加工參數。

優選的，還包括用于向設置有所述柔性貼膜的加工工件進行噴水作業的流水噴嘴，以便約束等離子體沖擊波。

優選的，所述激光頭運動裝置與豎直設置的導軌連接，所述激光頭運動裝置的運動方向沿所述導軌長度方向。

優選的，所述工件裝夾運動平臺為一三聯動運動平臺，所述工件裝夾運動平臺可在水平面內沿X軸方向作直線運動、Y軸方向作直線運動以及沿順時針或逆時針方向轉動。

優選的，所述工件裝夾運動平臺還具有轉動底盤，所述轉動底盤能夠在水平面內進行轉動。

優選的，所述工件裝夾運動平臺還具有轉動底盤，所述轉動底盤的轉動軸線與激光光路的路線共線。

優選的，所述光束直徑調節器對所述激光光束的調節范圍為0.5-5mm。

優選的，所述高能短脈沖激光器的激光脈寬范圍為8ns至16ns，且所述激光脈寬在所述激光脈寬范圍內為可調脈寬。