[發明專利]一種旋掃式激光沖擊強化加工裝置及加工方法

在審

• 申請號: 202210010931.4
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114248004A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 鄒世坤;孫汝劍;車志剛;曹子文
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/064;B23K26/08;B23K26/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種旋掃式激光沖擊強化加工裝置及加工方法，適用于加工具有回轉面結構的工件，包括激光光源，用于發射激光；中空轉臺，位于激光光源下方并沿激光的輸出光路設置，并能夠繞中空轉臺的軸線轉動沿其軸線升降運動；導管組件，連接中空轉臺并將激光從中空轉臺的內部傳遞至靠近工件的位置，導管組件包括依次連接的第一導管、第二導管以及第三導管，第一導管的兩端分別連接中空轉臺與第二導管，第三導管與第二導管的另一端擺動連接，使得第三導管能夠繞其與第二導管的連接端沿靠近或遠離第二導管的方向擺動。本發明通過第三導管的繞軸旋轉與擺動功能，用于激光具有多種輸出位置，能夠適用于多種復雜或者大尺寸的工件的回轉面的激光沖擊強化。

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，特別是涉及一種旋掃式激光沖擊強化加工裝置及加工方法。

背景技術

激光沖擊強化可以通過工件運動或者激光加工頭運動實現不同位置光斑的搭接，目前激光沖擊強化一般采用機械手夾持工件，機械手具有轉動法蘭盤，對于一些具有回轉面特征結構而言，一般采用法蘭盤中心對應回轉面轉動中心的方式，可以很方便地實現圓孔等結構激光沖擊強化，對于一些復雜或者大尺寸的工件的R區，孔結構，由于難以實現法蘭盤正對孔中心、圓柱面中心的裝夾方式，往往希望通過動光式加工頭實現多孔結構、多圓柱結構或者難以機械手夾持結構件的激光沖擊強化。

圖1為現有技術對圓筒體結構實現回轉面R區激光沖擊強化方式，如采用左邊動光式激光加工頭(即工件不動，激光加工頭轉動)，不同角度激光沖擊強化只需要激光加工頭圍繞R弧段圓心旋轉加工角度即可，但由于R比較小，一般小于R10，因此沒法采用轉筒式旋轉加工頭；如采用右邊不動光式激光加工頭(即工件轉動，激光加工頭不動)，不同角度激光沖擊強化需要機械手夾持工件擺動不同角度，由于機械手轉動中心與R弧段圓心不一致，還需要兩維直線運動彌補位置差異，因此會導致運動程序復雜。現有技術中方形光斑在激光沖擊強化時由于搭接更均勻，因此多次激光沖擊強化情況下鋁箔膠帶等吸收層不容易破損，因此在激光沖擊強化時經常采用，但采用動光式激光加工頭進行激光沖擊強化時，由于光斑方位隨激光加工頭的方位變化變化，因此光斑搭接效果仍然是放射性對稱分布；而采用不動光式激光加工頭進行激光沖擊強化時，由于光斑方位固定，因此圓周不同位置會導致搭接區域不一致，從而影響對工件的回轉面的激光沖擊強化的質量。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明提供一種旋掃式激光沖擊強化加工裝置及加工方法，通過旋轉工件和擺動第三導管能夠適用于多種復雜或者大尺寸的工件的回轉面的激光沖擊強化，不僅安全有效，便于推廣使用，還能夠采用輕松實現在工件的回轉面上形成環繞對稱的光斑布局結構，提高對工件的回轉面的激光沖擊強化的質量。

(2)技術方案

第一方面，本發明的實施例提出了一種旋掃式激光沖擊強化加工裝置，適用于加工具有回轉面結構的工件，包括激光光源，用于發射激光；中空轉臺，位于所述激光光源下方并沿所述激光的輸出光路設置，并能夠繞所述中空轉臺的軸線轉動以及沿其軸線升降運動；導管組件，連接所述中空轉臺并將所述激光從所述中空轉臺的內部傳遞至靠近所述工件的位置，所述導管組件包括依次連接的第一導管、第二導管以及第三導管，所述第一導管的兩端分別連接所述中空轉臺與所述第二導管，所述第三導管與所述第二導管的另一端的另一端擺動連接，使得所述第三導能夠繞其與所述第二導管的連接端沿靠近或遠離所述第二導管的方向擺動。

進一步地，所述導管組件還包括用于連接中空轉臺與所述第一導管的第一轉接頭、用于連接所述第一導管與所述第二導管的第二轉接頭以及用于連接所述第二導管與所述第三導管的第三轉接頭，所述第一導管的兩端分別與所述第一轉接頭以及所述第二轉接頭連接，所述第二導管的兩端分別與所述第二轉接頭以及所述第三轉接頭擺動連接，所述第三導管的一端與所述第三轉接頭采用球頭連接，所述第三導管的另一端為自由端用于輸出所述激光，所述自由端可繞所述第三導管與所述第二導管的連接端沿靠近或遠離所述第二導管的方向擺動。