CN102729643A - 一种激光加工三维表面的打标方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光加工三维表面的打标方法及其装置，在待加工工件表面上加一保护模具，该保护模具上留有待加工工件所需加工的加工表面；加工时，带有保护模具的待加工工件位于激光加工区域内，且待加工工件和激光打标机做相对静止的；上述方法对应的装置为待加工工件表面上设置有一保护模具，该保护模具上留有待加工工件所需加工的加工表面。本发明的有益效果是不需要精确做加工图形、工件和机器不做旋转动动，不需要高精度定位检测元件、简化了机器控制单元，从而提高整机效率和成品合格率。
Description
【技术领域】
本发明涉及到的是一种激光加工三维表面的打标方法及其装置。
【背景技术】
目前用激光加工工件，综合效率是最高的。但现在市场的类似设备全部是用激光直接加工工件的，但对于加工工件的表面是三维表面的，三维表面在使用激光进行加工的，需要旋转激光位置或者旋转加工工件的位置，实践证明此种激光工艺有以下缺点：
1、如图1，对加工工件是三维表面都需要加工的，需要通过软件控制机器的多个活动轴精准的联动，才可以完成多个曲面的拼接加工。所以整机的控制系统要做大量的运算，并且软件还需要经过大量的变形补偿计算。这样整机的控制系统就会很复杂，对机器的开发和维护成本要求相当高。
2、作图复杂，因存在变形，做图不直观，只能经过很多次的打样，调整图形的变形补偿，才可以做好机器的准备工作。费时费力，对调试要求很高，机器加工不同产品的适应性就很差。
3、如图1，激光在工件10三维表面加工时，需要通过旋转工件或旋转激光来完成不同曲面的拼接加工打标，如在曲面上标注1、2、3处于不同平面，需分别不同方向的激光a、b、c进行加工。而在加工过程中旋转工件，机器就需要有高精度夹具和定位检测元件等一系列东西。此类器件成本都非常高，这样会至使用整机的成本就很高。
【发明内容】
针对上述的问题，本发明提供一种激光加工三维表面的打标方法及其装置，本发明维护及操作都简单，对不同工作的实用性很强，且整机效率及合格率都很高。
一种激光加工三维表面的打标方法，其特征在于：在待加工工件表面上加一保护模具，该保护模具上留有待加工工件所需加工的加工表面；加工时，带有保护模具的待加工工件位于激光加工区域内，且待加工工件和激光打标机做相对静止的。
其中，待加工工件在一个方向上的曲面高低尺寸差在光学系统的焦深尺寸范围内。
其中，所述保护模具的材料为对加工激光不敏感的材料。
其中，待加工工件的每个加工方向表面均设置一个激光打标头。
其中，待加工工件有三个待加工方向表面，其均各自设置了激光打标头。
上述方法对应的一种激光打标装置，所述待加工工件表面上设置有一保护模具，该保护模具上留有待加工工件所需加工的加工表面。
其中，待加工工件在一个方向上的曲面高低尺寸差在光学系统的焦深尺寸范围内。
其中，所述保护模具的材料为对加工激光不敏感的材料。
其中，待加工工件的每个待加工方向表面均设置一个激光打标头。
其中，待加工工件有三个待加工方向表面，其均各自设置了激光打标头。
本发明的有益效果为：
1、向装置输入工件的加工图形时，只用做一个范围大过工件的简单图形，不需要精确做加工图形。这样激光加工只需要在设定范围内加工即可。维护，操作简单，对不同工件的适用性很强。
2、因为工件和装置不做旋转动动，就不存在要加工的图形变形的问题，所以软件就不用做补偿运算。机器控制单元简单，机械机构简单。整机效率高，合格率高。
3、因为工件是相对装置是静止的，所以不需要高精度定位检测元件，调试时大概对正一下位置就可以了。整机成本低，可靠性高。
【附图说明】
下面参照附图结合实施方式对本发明作进一步的描述。
图1为现有技术的激光在三维表面上的打标方法示意图；
图2为本发明激光加工三维表面的打标方法示意图；
图3为本发明的多束激光在三维表面的立体打标方法示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1，如图2所示，本发明涉及到一种激光加工三维表面的打标方法，本实施例的待加工工件10，其需要加工的表面为三维表面，激光加工时，在该待加工工件10的三维表面上加一保护模具20，保护模具20留有工件所需加工的加工表面21。
带有保护模具20的待加工工件10放置在激光加工区域内，当激光加工时，向控制端输入待加工工件10的加工图形时，只用设置一个范围大于待加工工件的简单图形，不需要作加工图形，这样激光加工只需要在设定范围内加工即可。维护，操作简单，对不同工件的适用性很强。
且待加工工件10和激光打标机做相对静止的，因为待加工工件工件和激光打标机不做旋转动动，就不存在要加工的图形变形的问题，所以在设置软件里面就不用做补偿运算。
如图2，在本实施例中，加工时，待加工工件10是相对激光打标机静止的，激光光源沿着工件10的某一平面方向打标。激光光源通过XY轴摆动振镜电机，改变激光方向和范围，从而在待加工工件10表面上进行激光加工。待加工工件10上不需要加工的工件表面会被保护模具20遮挡住，从而保护不需要加工的区域，多余激光会被保护模具20挡住。所以向打标机输入工件的加工图形时，只用做一个范围大于工件的简单图形，不需要精确做加工图形。这样激光加工只需要在设定范围内加工即可。
进一步地，对于曲面的激光加工，待加工工件10的一个方向上的曲面高低尺寸差在设备光学系统的焦深尺寸范围内，由同一激光光源加工。若工件加工表面上下偏离激光的焦点在焦深尺寸范围内，不影响激光对工件10加工。如图2中的标注1、2、3在一个曲面上，但其上下偏离激光的焦点在焦深尺寸范围内，可由一激光光源f可以曲面上对标注1、2、3的位置进行加工。
在本实施例中，对应待加工工件10每个加工方向表面均设置一个激光打标头。即每个激光打标头只对一方向表面加工，若加工涉及到多曲面的拼接，只要曲面高低尺寸差在设备光学系统的焦深尺寸范围内，都由同一激光打标头完成；若超出该范围，由其他激光打标头完成。在多曲面的拼接处，可能会出现由不止经一激光打标头加工，如图2中标注1、2、3处，也可由激光光源e完成，但不会影响加工效果。而激光光源e所加工的是工件10的底面，不对其他方向表面加工。
从而可使得工件不动、设备不需要完成较复杂的旋转动作的情况下，对工件进行多曲面的拼接加工。相对地，若曲面高低尺寸差超出设备光学系统的焦深尺寸范围，该范围由其他激光光源完成加工。
对保护模具20的材料为对加工激光不敏感的材料。在本实施例中，加工的激光光源波长为1064nm，金属铜合金对该波长的吸收率较低，从而保证保护模具20的耐用性。而选用物理性质相近的材料亦可。
在本实施例中，如图3所示，待加工工件10有三个待加工方向表面需要激光加工，其均各自设置一激光打标头，同时加工工件所对应的方向表面。从而可使得工件不动、设备不需要完成较复杂的旋转动作的情况下，对工件进行多曲面的拼接加工。
实施例2，为对应实施例1的激光加工三维表面的打标方法的打标装置。
如图2，本实施例的打标装置对应的待加工工件10的加工的表面为三维表面，激光加工时，在该待加工工件10的三维表面上加一保护模具20，保护模具20留有工件所需加工的加工表面21。
放有待加工工件10的保护模具20的放置在激光加工区域内，当激光加工时，向控制端输入待加工工件10的加工图形时，只用设置一个范围大于待加工工件的简单图形，不需要作加工图形，这样激光加工只需要在设定范围内加工即可。维护，操作简单，对不同工件的适用性很强。
该打标装置和待加工工件10和做相对静止的，因为该打标装置和待加工工件不做旋转动动，就不存在要加工的图形变形的问题，所以在设置软件里面就不用做补偿运算。
在本实施例中，加工时，待加工工件10是相对激光打标装置静止的，激光光源沿着工件10的某一平面方向打标。激光光源通过XY轴摆动振镜电机，改变激光方向和范围，从而在待加工工件10表面上进行激光加工。待加工工件10上不需要加工的工件表面会被保护模具20遮挡住，从而保护不需要加工的区域，多余激光会被保护模具20挡住。所以向打标机输入工件的加工图形时，只用做一个范围大于工件的简单图形，不需要精确做加工图形。这样激光加工只需要在设定范围内加工即可。
进一步地，对于曲面的激光加工，待加工工件10的一个方向上的曲面高低尺寸差在设备光学系统的焦深尺寸范围内，该打标装置采用由同一激光光源加工。若工件加工表面上下偏离激光的焦点在焦深尺寸范围内，不影响激光对工件10加工。如图2中的标注1、2、3在一个曲面上，但其上下偏离激光的焦点在焦深尺寸范围内，该打标装置由一激光光源f可以曲面上对标注1、2、3的位置进行加工。
在本实施例中，对应待加工工件10每个待加工方向表面均设置一个激光打标头。即每个激光打标头只对一待加工方向表面加工，若加工涉及到多曲面的拼接，只要曲面高低尺寸差在设备光学系统的焦深尺寸范围内，该装置都由同一激光打标头完成；若超出该范围，由其他激光打标头完成。在多曲面的拼接处，可能会出现由不只经一激光打标头加工，如图2中标注1、2、3处，也可由激光光源e完成，但不会影响加工效果。而激光光源e所加工的是工件10的底面，不对其他方向表面加工。
从而可使得工件不动、该装置不需要完成较复杂的旋转动作的情况下，对工件进行多曲面的拼接加工。相对地，若曲面高低尺寸差超出设备光学系统的焦深尺寸范围，该范围由其他激光光源完成加工。
该打标装置所采用的保护模具20的材料为对加工激光不敏感的材料。在本实施例中，加工的激光光源波长为1064nm，金属铜合金对该波长的吸收率较低，从而保证保护模具20的耐用性。而选用物理性质相近的材料亦可。
在本实施例中，如图3所示，待加工工件10有三个待加工方向表面需要激光加工，每待加工方向表面均各自设置了激光打标头，同时加工工件所对应的方向表面。从而可使得工件不动、该装置不需要完成较复杂的旋转动作的情况下，对工件进行多曲面的拼接加工。
本发明的有益效果为：
1、向装置输入工件的加工图形时，只用做一个范围大过工件的简单图形，不需要精确做加工图形。这样激光加工只需要在设定范围内加工即可。维护，操作简单，对不同工件的适用性很强。
2、因为工件和装置不做旋转动动，就不存在要加工的图形变形的问题，所以软件就不用做补偿运算。机器控制单元简单，机械机构简单。整机效率高，合格率高。
3、因为工件是相对装置是静止的，所以不需要高精度定位检测元件，调试时大概对正一下位置就可以了。整机成本低，可靠性高。
本发明之实施，并不限于以上最佳实施例所公开的方式，凡基于上述设计思路，进行简单推演与替换，得到的具体的激光加工三维的打标方法及其装置，都属于本发明的实施。
Claims (10)
1.一种激光加工三维表面的打标方法，其特征在于：在待加工工件表面上加一保护模具，该保护模具上留有待加工工件所需加工的加工表面；加工时，带有保护模具的待加工工件位于激光加工区域内，且待加工工件和激光打标机做相对静止的。
2.根据权利要求1所述的激光加工三维的打标方法，其特征在于：待加工工件在一个方向上的曲面高低尺寸差在光学系统的焦深尺寸范围内。
3.根据权利要求1所述的激光加工三维的打标方法，其特征在于，所述保护模具的材料为对加工激光不敏感的材料。
4.根据权利要求1所述的激光加工三维的打标方法，其特征在于，待加工工件的每个加工方向表面均设置一个激光打标头。
5.根据权利要求1所述的激光加工三维的打标方法，其特征在于，待加工工件有三个待加工方向表面，其均各自设置了激光打标头。
6.一种激光打标装置，其特征在于，所述待加工工件表面上设置有一保护模具，该保护模具上留有待加工工件所需加工的加工表面。
7.根据权利要求6所述的激光打标装置，其特征在于：待加工工件在一个方向上的曲面高低尺寸差在光学系统的焦深尺寸范围内。
8.根据权利要求6所述的激光打标装置，其特征在于，所述保护模具的材料为对加工激光不敏感的材料。
9.根据权利要求6所述的激光打标装置，其特征在于：待加工工件的每个待加工方向表面均设置一个激光打标头。
10.根据权利要求6所述的激光打标装置，其特征在于：待加工工件有三个待加工方向表面，其均各自设置了激光打标头。
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