[發明專利]一種立體式激光沖擊強化裝置

有效

• 申請號: 201910131760.9
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109750151B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 魯金忠;黃洲;盧海飛;杜家龍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種立體式激光沖擊強化裝置，所述強化裝置包括激光器、聚焦透鏡，其特征在于：還設有支撐框架、步進電機、傳送帶、長滑塊、第一滑軌、短滑塊、第二滑軌、伸縮式鏡頭、反射鏡、攝像頭滑軌、攝像頭、攝像頭滑塊、夾具、工作臺、微型步進電機；由XYZ三個方向的三個伸縮式鏡頭和三塊反射鏡組成光路調整裝置；激光器和聚焦透鏡用于提供沖擊強化時所需的強力激光束，經聚焦透鏡聚焦后的激光束與X方向的伸縮式鏡頭首端孔洞同軸；工作臺位于強化裝置正中央，工作臺上設有固定工件的夾具，在工作臺四周分別樹立四個支撐框架，支撐框架呈正方形布局；支撐框架面對工作臺四角的一側上安裝有攝像頭滑軌，攝像頭滑軌上安裝攝像頭滑塊，攝像頭固定于攝像頭滑塊上；在支撐框架的上方安裝有兩個相對于工作臺對稱的第一滑軌，長滑塊的兩端安裝于第一滑軌上，第一滑軌末端安裝有步進電機，用于驅動與長滑塊連接的傳送帶；在長滑塊上安裝有第二滑軌，短滑塊安裝于第二滑軌上，第二滑軌末端安裝有步進電機，用于驅動與短滑塊連接的傳送帶；

所述的光路調整裝置由XYZ三個方向的三個伸縮式鏡頭和三塊反射鏡組成，利用傳送帶驅動和平面鏡反射原理來改變激光路線，使得激光束照射到目標區域；X方向的伸縮式鏡頭的首端固定在支撐框架上，X方向的伸縮式鏡頭的末端固定在長滑塊的側面，由傳送帶驅動長滑塊在第一滑軌上運動，從而帶動X方向的伸縮式鏡頭伸長或收縮；Y方向的伸縮式鏡頭首端固定于長滑塊的側面，Y方向的伸縮式鏡頭尾端固定在短滑塊上，由傳送帶驅動短滑塊在第二滑軌上運動，從而帶動Y方向的伸縮式鏡頭伸長或收縮；Z方向的伸縮式鏡頭首端固定于短滑塊上，由內置于Z方向的伸縮式鏡頭內的步進電機直接驅動，帶動Z方向的伸縮式鏡頭的伸長或收縮；X方向的伸縮式鏡頭與Y方向的伸縮式鏡頭交接的拐角處和Y方向的伸縮式鏡頭與Z方向的伸縮式鏡頭交接的拐角處各設有一個內置45°反射鏡；光路調整裝置Z方向末端安裝有一個反射鏡和兩個微型步進電機，兩個微型步進電機分別負責末端的反射鏡繞Z方向的轉動和反射鏡的角度調整。

2.如權利要求1所述的一種立體式激光沖擊強化裝置，其特征在于：支撐框架是橫截面為三角形的柱體，其中一個側面正對工作臺的長棱邊，且所述側面的中心線與工作臺的長棱邊共面。

3.如權利要求1所述的一種立體式激光沖擊強化裝置，其特征在于：所述攝像頭滑軌位于支撐框架面對工作臺四角側面的中心線上。

4.利用如權利要求1所述強化裝置進行激光沖擊強化的方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)將待沖擊工件固定在帶有夾具的工作臺上；

2)攝像頭將工件掃描成三維模型輸入電腦；

3)然后在得到的模型上作出標注，將信號輸送至步進電機，帶動光路調整裝置至指定位置，啟動激光器；

4)沿著計算所得的路徑，完成對工件的表面沖擊強化。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟3)中，所述將信號輸送至步進電機，帶動光路調整裝置至指定位置的具體步驟指：步進電機帶動傳送帶運動，傳送帶與長滑塊連接，使得長滑塊在第一滑軌上按指定的方向運動到指定的位置，長滑塊與X方向的伸縮式鏡頭相連接，長滑塊運動時伸縮式鏡頭也會隨之伸縮來改變此方向光路的光路長度；同理，短滑塊與Y方向的伸縮式鏡頭相連接，短滑塊運動時Y方向的伸縮式鏡頭也會隨之伸縮來改變此方向光路的光路長度，使其到達指定位置；Z方向伸縮式鏡頭由內置步進電機直接驅動至指定位置；微型步進電機開始工作，使得反射鏡繞Z方向轉動到指定位置或/和調整反射鏡的角度，將激光束投射到指定的部位。

6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，步進電機的步進頻率與激光器的沖擊強化工作頻率一致。