[發明專利]激光拋光設備及方法

有效

• 申請號: 201811045140.5
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109079313B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 李亞國;王度;許喬;袁志剛;劉志超;耿鋒;金會良;歐陽升;張清華;王健
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/352;B23K26/70
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

本發明涉及激光拋光技術領域，具體涉及一種激光拋光設備及方法，設備包括：第一激光器，用于發出第一激光光束并通過掃描器投射至放置于加工平移臺的待加工工件以形成加工區域；高溫計，用于采集加工區域的溫度數據；第二激光器，用于發出第二激光光束至探測焦點；探測器，用于探測探測焦點處在第二激光光束作用下產生的光信號；光譜儀，用于根據光信號獲得光譜信息，控制裝置用于根據光譜信息以及溫度數據控制加工平移臺的移動速度和掃描器在掃描方向的掃描速度。通過上述設置，以實現根據溫度數據和光譜信號對掃描速度和平臺的移動速度進行反饋控制，避免通過改變激光功率對激光光斑大小造成影響，進而造成加工穩定性差的問題。

技術領域

本發明涉及激光拋光技術領域，具體而言，涉及一種激光拋光設備及方法。

背景技術

激光拋光技術是采用激光束掃描加工工件表面，通過激光與待加工工件相互作用，去除表面的多余物質，形成光滑平面，且在采用激光拋光技術對待加工工件進行拋光時，在不超過待加工工件的材料蒸發溫度的條件下，激光處理溫度越高，加工效率和效果越好。

發明人經研究發現，采用現有的激光拋光技術對待加工設備進行拋光處理時，控制激光處理溫度的方式通常是控制激光器輸出的激光功率，但是在改變激光器輸出的激光功率時，激光器輸出的激光投射至待加工工件的表面時產生的激光光斑會發生變化，進而會造成加工穩定性差的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種激光拋光設備及方法，以實現根據溫度數據和光譜信號對掃描速度和平臺的移動速度進行反饋控制，避免改變通過激光功率對激光光斑大小造成影響進而造成加工穩定性差的問題。

為實現上述目的，本發明實施例采用如下技術方案：

本發明提供的一種激光拋光設備，包括第一激光器、掃描器、加工平移臺、控制裝置、高溫計、第二激光器、探測器以及光譜儀；

所述第一激光器用于發出第一激光光束并通過所述掃描器投射至放置于加工平移臺的待加工工件以形成加工區域，其中，所述加工平移臺能夠沿垂直于所述掃描器的掃描方向移動；

所述高溫計用于采集所述加工區域的溫度數據；

所述第二激光器用于發出第二激光光束至探測焦點，其中，所述探測焦點位于所述加工區域的正上方預設高度位置處；

所述探測器用于探測該探測焦點處在所述第二激光光束作用下產生的光信號并發送至所述光譜儀；

所述光譜儀用于根據所述光信號獲得光譜信息并發送至所述控制裝置；

所述控制裝置用于根據所述光譜信號以及所述溫度數據控制所述加工平移臺的移動速度，以及控制所述掃描器在掃描方向的掃描速度，以對該待加工工件進行掃描拋光。

可選的，在上述激光拋光設備中，所述激光拋光設備還包括第一聚焦透鏡，所述第一聚焦透鏡設置于所述第二激光器和所述探測焦點之間，以使所述第二激光器發出的第二激光光束經過所述第一聚焦透鏡的聚集處理后輸出至所述探測焦點處。

可選的，在上述激光拋光設備中，所述激光拋光設備還包括第二聚焦透鏡，所述第二聚焦透鏡設置于所述探測器和所述探測焦點之間，以使所述探測器通過所述第二聚焦透鏡收集該探測焦點在所述第二激光光束作用下產生的光信號。

可選的，在上述激光拋光設備中，所述高溫計與所述加工區域的中心位置相對以檢測所述加工區域的溫度數據。

可選的，在上述激光拋光設備中，所述第一激光器為CO₂激光器，所述第一激光光束的波長為9-11nm、功率大于200W。

可選的，在上述激光拋光設備中，所述激光拋光設備還包括支撐組件，所述第一激光器、高溫計、第二激光器、探測器以及光譜儀分別設置于所述支撐組件，且所述加工平移臺能夠相對于所述支撐組件移動。