[發明專利]一種針對曲面零件的激光沖擊加工的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010312937.8
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111571019A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 葉云霞;曾讓;聶曾;黃旭
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/356
• 分類號: B23K26/356;B23K26/08;B23K26/064;B23K26/0622;B23K26/06;B23K26/70
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本發明提供了一種針對曲面零件的激光沖擊加工的裝置及方法，該裝置包括：激光發射系統、計算機控制系統、信號光發射接收系統、光束調節系統、數控機械手臂；信號光發射接收系統包括光電傳感器和雙色鏡，光電傳感器能發射和接收信號光，雙色鏡能透過信號光以及反射激光；激光發射系統發射的激光依次經雙色鏡和光束調節系統反射至工件上；激光發射系統、光電傳感器、光束調節系統和數控機械手臂均與計算機控制系統連接，計算機控制系統根據光電傳感器傳遞的信號控制調整光束調節系統和數控機械手臂，使得激光發射系統發射的激光垂直入射至工件的表面。本發明能實現激光垂直入射于工件表面，提高曲面零件激光沖擊的加工效果。

技術領域

本發明涉及激光加工領域，尤其涉及一種針對曲面零件的激光沖擊加工的裝置及方法。

背景技術

激光沖擊波加工技術是利用強激光束產生的等離子沖擊波與金屬表面作用，從而提高金屬材料的抗疲勞、抗腐蝕能力或者使金屬發生塑性變形的新型激光加工技術。它具有非接觸、無熱影響區、可控性強等突出優點。在激光沖擊加工的過程中，如果激光不是垂直入射，即激光斜沖擊時，激光的斜入射加大了激光的反射作用，造成激光能量的損失；另外激光的斜入射還會造成作用于零件表面的面積增大，使激光作用于金屬表面的功率密度減小；最重要的是如果傾斜角度過大還會在金屬表面導致有害的拉應力，造成加工零件的報廢。所以激光垂直作用于加工區域才能使能量的利用率達到最大，使加工效果達到最好。但是在曲面板材的激光沖擊加工如飛機蒙皮的校形、曲面渦輪葉片的強化過程中，目前的加工方法多數無法保證激光垂直入射，激光束與工件之間會產生傾斜角，導致工件表面不可控地產生有害殘余拉應力。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種針對曲面零件的激光沖擊加工的裝置及方法，實現激光垂直入射于工件表面，提高曲面零件激光沖擊的加工效果。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種針對曲面零件的激光沖擊加工的裝置，包括：激光發射系統、計算機控制系統、信號光發射接收系統、光束調節系統、數控機械手臂；

所述數控機械手臂用于安裝工件，所述信號光發射接收系統包括光電傳感器和雙色鏡，所述光電傳感器能發射和接收信號光，所述雙色鏡能透過所述光電傳感器發射的信號光以及反射所述激光發射系統發射的激光；

所述激光發射系統發射的激光依次經所述雙色鏡和所述光束調節系統反射至工件上；

所述激光發射系統、所述光電傳感器、光束調節系統和所述數控機械手臂均與所述計算機控制系統連接，所述計算機控制系統根據所述光電傳感器傳遞的信號控制調整所述光束調節系統和所述數控機械手臂，使得所述激光發射系統發射的激光垂直入射至工件的表面。

進一步的，所述雙色鏡與所述激光發射系統的出光口之間的夾角為45°。

進一步的，所述光束調節系統包括可旋轉的聚焦反射鏡。

進一步的，還包括導光管，所述導光管設置于所述信號光發射接收系統和所述光束調節系統之間。

一種針對曲面零件的激光沖擊加工的裝置的方法，利用上述的針對曲面零件的激光沖擊加工的裝置，所述方法包括：

步驟一：將工件涂敷能量吸收層后安裝于所述數控機械手臂上；

步驟二：所述計算機控制系統根據工件的表面形狀確定激光沖擊的大致加工路徑以及加工參數；

步驟三：所述光電傳感器發射信號光，調節所述光束調節系統直至所述光電傳感器接收到信號光的反射信號時停止調節所述光束調節系統，所述計算機控制系統控制所述激光發射系統發射脈沖激光；

步驟四：所述計算機控制系統根據步驟二中確定的加工路徑控制所述數控機械手臂移動工件；

步驟五：重復步驟三和步驟四，直至加工完成。