CN106424324A - 激光分段扫描板材弯曲成形装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光分段扫描板材弯曲成形装置及方法。所述方法包括：将待加工的金属板放置在第一扫描头和第二扫描头的下方；通过计算机设置第一、第二激光器的扫描路径和扫描功率，所述第一、第二扫描头的扫描路径在所述金属板的中间相接，所述扫描功率自所述金属板的边缘向中间逐渐减小；以及所述第一、第二扫描头相向而行，沿各自的扫描路径开始扫描。本发明提供的激光分段扫描板材弯曲成形装置及方法可以减小金属板各位置激光弯曲的角度的差异，避免出现“边界效应”，提高板材成形质量。

Description

激光分段扫描板材弯曲成形装置及方法
技术领域
本发明涉及板材成形领域，涉及利用激光作为热源的板材塑形弯曲成形的实现方法，尤其涉及激光分段扫描板材弯曲成形装置及激光分段扫描弯曲成形方法。
背景技术
激光弯曲成形技术是一种新兴的塑性加工方法，板料塑性成形一般分为冷成形和热成形两种，冷成形包括辊压加工、模压加工和多压头成形等方式；热成形包括整体加热成形和局部加热成形。激光弯曲成形就是属于热成形中的局部加热成形工艺。激光弯曲成形技术作为激光应用的一个方面，相对于传统的局部加热成形技术，具有高效、柔性、洁净等优点。与传统的金属成形工艺相比，激光弯曲成形不需模具、不需要外力，只需要通过优化激光加工工艺来精确控制热作用区域的温度分布就可以实现被加工材料的热应力大小和分布，从而实现板料的无模成形。
目前板材激光弯曲成形一般采用单束激光作为热源进行弯曲加工，一方面，激光加工设备的加工范围限制了能够加工的板材的尺寸；另一方面，由于板材激光弯曲成形过程中的激光扫描速度较低，在弯曲宽幅面板材的过程中使得弯曲角度较小、加工效率低等缺点。
通过试验或者模拟计算的方法可以帮助找到激光弯曲成形的最佳参数组合，但是在单次激光扫描的过程中，目前一般只会采用找到的最优的一组参数，但是在一次扫描过程中，最优参数组合的单一化导致在宽幅面板材的弯曲成形中，沿着扫描线方向弯曲角度不一致，出现“边界效应”，降低了板材成形的质量。另外，根据经验数据可知在其他条件相同的情况下，板材激光弯曲的角度随着激光功率的增大而增加，而较宽金属板在单组激光参数扫描下，其边界区域相较于中间区域弯曲角度小，从而导致“边界效应”。
发明内容
本发明的目的在于，解决板材激光弯曲成形中的“边界效应”的问题。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。
一种激光分段扫描板材弯曲成形装置，包括：第一激光器、第二激光器、第一扫描头、第二扫描头以及计算机，所述第一扫描头安装在所述第一激光器的激光输出端以控制所述第一激光器在待加工金属板的激光扫描路径，所述第二扫描头安装在所述第二激光器的激光输出端以控制所述第二激光器在所述金属板的激光扫描路径，且所述第一、第二激光器的扫描路径在所述金属板的中间相接，所述计算机用于设置所述第一、第二激光器的扫描路径和扫描功率，并用于将所述扫描功率从所述待加工金属板的边缘向中间设置为逐渐减小。
采用上述激光分段扫描板材弯曲成形装置的激光分段扫描弯曲成形方法，包括以下步骤：将待加工的金属板放置在第一扫描头和第二扫描头的下方；通过计算机设置所述第一、第二激光器的扫描路径和扫描功率，所述第一、第二扫描头的扫描路径在所述金属板的中间相接，所述扫描功率自所述金属板的边缘向中间逐渐减小；以及所述第一、第二扫描头相向而行，沿各自的扫描路径开始扫描。
相较于现有技术，本发明提供的激光分段扫描板材弯曲成形装置和方法通过设置两个激光器，扫描功率从边缘向中间设置为逐渐减小，通过分段设置扫描路径上各段的激光功率，可以减小金属板各位置激光弯曲的角度的差异，从而避免出现“边界效应”，提高板材成形质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的激光分段扫描板材弯曲成形装置的结构示意图。
图2是本发明第二实施例提供的激光分段扫描板材弯曲成形方法的流程示意图。
图3是第一激光器的扫描路径分段功率示意图。
图4是第二激光器的扫描路径分段功率示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明第一实施例提供的激光分段扫描板材弯曲成形装置100包括：计算机10、第一激光器21、第二激光器22、第一扫描头31、第二扫描头32。所述成形装置100对金属板40进行加工。
第一扫描头31安装在第一激光器21的激光输出端以控制所述第一激光器21在金属板40上的激光扫描路径，第二扫描头32安装在第二激光器22的激光输出端以控制所述第二激光器22在金属板40上的激光扫描路径。
第一激光器21和第二激光器22的扫描路径在金属板40的中间相接，即不论第一激光器21和第二激光器22的扫描路径的起点和终点在何处，由于是两个激光器共同工作，因此两条扫描路径会相接，优选地，在金属板的中间相接，共同完成一条完整的扫描路线。此处的“中间”不限定为金属板的中点，应理解为中间附近的位置。在本实施例中，每个激光器的扫描路径的终点在金属板40的中间相接。
计算机10用于设置第一激光器21、第二激光器22的扫描路径和扫描功率，并用于将扫描功率从金属板40的边缘向中间设置为逐渐减小，可以减小金属板各位置激光弯曲的角度的差异，从而避免出现“边界效应”，提高板材成形质量。
第一激光器21发出第一激光束210，第二激光器22发出第二激光束220。第一扫描头31控制第一激光器21的激光扫描路径，第二扫描头32控制第二激光器32的激光扫描路径。
金属板40固定在第一激光器21和第二激光器22的下方。在本实施例中，金属板40的一个单边夹在一个上夹板51和一个下夹板52中间，优选地，使用一个紧固螺丝60夹紧。
金属板40的横向尺寸大于单个扫描头的扫描范围，二分之一的横向尺寸位于单个扫描头扫描的范围之内。
计算机10分别控制两路激光束210、220的扫描路径，使得两路激光束210、220同时从金属板40的边缘向中间的方向(如图中两个相向的箭头所示)沿预设的加工线(扫描路径)L进行扫描，直到扫描的位置相接。优选地，两路激光束210、220同时扫描到金属板40的中间位置，完成一次对金属板40的弯曲加工。第一激光器21和第二激光器22可以同时关闭。
优选地，第一激光器21的扫描路径自金属板40的第一边缘向中间分为连续的多段，第二激光器22的扫描路径自金属板40的第二边缘向中间分为连续的多段。其中，第一边缘(板材右端)和第二边缘(板材左端)相对，分别是金属板40的两条长边。
每段扫描所用的功率之间根据需要可以相同，也可以不同。两个激光器所用的功率可以相同，也可以不同。
综上，本发明第一实施例提供的激光分段扫描板材弯曲成形装置通过两个激光器设置从边缘至中间逐渐变小的功率，可以减小金属板各位置激光弯曲的角度的差异，从而避免出现“边界效应”，提高板材成形质量。
请一并参阅图1和图2，本发明第二实施例提供的激光分段扫描板材弯曲成形方法包括以下步骤：
步骤S1，将待加工的金属板放置在第一扫描头和第二扫描头的下方。
在本实施例中，金属板(板材)40为铝合金板，几何尺寸为长280mm、宽280mm、厚2mm。
优选地，在步骤S1之前，先用脱脂棉蘸取无水乙醇对所述金属板40的待扫描区域进行擦拭，将所述待扫描区域的杂质和污渍清理干净，并晾干。
优选地，在步骤S1中，进一步包括以下步骤：将所述待扫描区域涂黑。
优选地，在步骤S1中，将所述金属板40的一个宽边夹在一个上夹板51和一个下夹板52之间，以固定所述金属板40。
优选地，在步骤S1之后，调整所述第一、第二扫描头31、32的位置使每个扫描头对着整条扫描路径L的三等分位置，这样，每个扫描头自边缘向中间扫描，基本不必大范围移动。在其他实施方式中，扫描头的位置可以结合扫描路径、按需设置。
步骤S2,通过计算机设置所述第一、第二激光器的扫描路径和扫描功率，所述第一、第二扫描头的扫描路径在所述金属板的中间相接，所述扫描功率自所述金属板的边缘向中间逐渐减小。
优选地，每个扫描头的扫描路径自所述金属板40的边缘向中间分为连续的多段，且所述第一、第二激光器21、22的扫描路径的终点在所述金属板40的中间相接。
除了扫描功率和扫描路径之外，加工参数还包括：扫描段数、每段的扫描长度、每段的扫描速度。在本实施例中，所述第一、第二激光器21、22的加工参数相同，所述扫描段数为7段且连续，所述扫描长度为20mm，所述扫描速度为35mm/s，所述扫描功率自边长向中间依次减小，例如依次设置为250W、210W、180W、160W、150W、145W、和142W，在加工时所述第一扫描头31和所述第二扫描头32相向而行。第一激光器21的扫描路径分段的功率如图3所示，第二激光器22的扫描路径分段的功率如图4所示。
优选地，所述扫描段数为两个或两个以上时，每两段之间的延时时间设置为0。
步骤S3，所述第一、第二扫描头相向而行，沿各自的扫描路径开始扫描。
在实际操作中应该尽力确保所述第一、第二激光器21、22的实际加工线和所述预设加工线重合。
优选地，进一步包括步骤S4，扫描完毕后，测量所述金属板的弯曲方向上各个位置的弯曲角度大小，并与理想的弯曲角度进行比较，以优化所述加工参数。
综上，本发明第二实施例提供的激光分段扫描板材弯曲成形方法设置两个激光器，将各自的扫描路线分为连续的多段，可以减小金属板各位置激光弯曲的角度的差异，从而避免出现“边界效应”，提高板材成形质量；在金属板边缘附近采用较大的激光功率，而在中心区域采用较小的激光功率，能够进一步地提高板材成形质量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光分段扫描板材弯曲成形装置，用于加工金属板，其特征在于，包括：第一激光器、第二激光器、第一扫描头、第二扫描头以及计算机，所述第一扫描头安装在所述第一激光器的激光输出端以控制所述第一激光器在待加工的金属板上的激光扫描路径，所述第二扫描头安装在所述第二激光器的激光输出端以控制所述第二激光器在所述金属板上的激光扫描路径，且所述第一、第二激光器的扫描路径在所述金属板的中间相接，所述计算机用于设置所述第一、第二激光器的扫描路径和扫描功率，并用于将所述扫描功率从所述待加工金属板的边缘向中间设置为逐渐减小。
2.如权利要求1所述的激光分段扫描板材弯曲成形装置，其特征在于，所述第一激光器的扫描路径自所述待加工的金属板的第一边缘向中间分为连续的多段，所述第二激光器的扫描路径自所述待加工的金属板的第二边缘向中间分为连续的多段，所述第一、第二激光器的扫描路径的终点在所述金属板的中间相接。
3.如权利要求1所述的激光分段扫描板材弯曲成形装置，其特征在于，所述金属板的一个单边夹在一个上夹板和一个下夹板中间。
4.采用权利要求1所述的激光分段扫描板材弯曲成形装置的激光分段扫描弯曲成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待加工的金属板放置在第一扫描头和第二扫描头的下方；
通过计算机设置所述第一、第二激光器的扫描路径和扫描功率，所述第一、第二扫描头的扫描路径在所述金属板的中间相接，所述扫描功率自所述金属板的边缘向中间逐渐减小；以及
所述第一、第二扫描头相向而行，沿各自的扫描路径开始扫描。
5.如权利要求4所述的激光分段扫描弯曲成形方法，其特征在于，每个扫描头的扫描路径自所述金属板的边缘向中间分为连续的多段，且所述第一、第二激光器的扫描路径的终点在所述金属板的中间相接。
6.如权利要求4所述的激光分段扫描弯曲成形方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：通过所述计算机设置所述第一、第二激光器的其他加工参数，其中，所述其他加工参数包括：扫描段数、每段的扫描长度、每段的扫描速度。
7.如权利要求4所述的激光分段扫描弯曲成形方法，其特征在于，将待加工的金属板放置在第一扫描头和第二扫描头的下方之后，进一步包括以下步骤：先用脱脂棉蘸取无水乙醇对所述金属板的待扫描区域进行擦拭，将所述待扫描区域的杂质和污渍清理干净，并晾干。
8.如权利要求4所述的激光分段扫描弯曲成形方法，其特征在于，将待加工的金属板放置在第一扫描头和第二扫描头的下方进一步包括以下步骤：将所述待扫描区域涂黑。
9.如权利要求4所述的激光分段扫描弯曲成形方法，其特征在于，将待加工的金属板放置在第一扫描头和第二扫描头的下方包括：将所述金属板的单边夹在一个上夹板和一个下夹板之间。
10.如权利要求4所述的激光分段扫描弯曲成形方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：扫描完毕后，测量所述金属板的弯曲方向上各个位置的弯曲角度大小，并与理想的弯曲角度进行比较，以优化所述加工参数。
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Granted publication date: 20180123

Termination date: 20191122