CN106862775A - 一种激光去毛刺方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光去毛刺方法及设备，其中根据待去毛刺加工的工件的三维图像获取工件上需去毛刺部位的轮廓图形，进而获取激光束扫描加工时的多个扫描路径；然后再根据扫描路径在工件上的位置，对工件进行多次定位，使得工件上的不同侧部正对激光工作头，从而依次进行激光扫描去毛刺处理。在激光去毛刺的过程中，激光工作头的位置基本不需变化，而仅需对待去毛刺加工的工件进行重新定位，使得激光束对工件上正对激光工作头的侧部依次进行激光扫描加工，激光扫描时则按照预先获取的扫描路径进行扫描处理即可，其加工速度快，尤其适用于大批量零件的激光去毛刺处理，能够有效地提高激光去毛刺加工的效率。

Description

一种激光去毛刺方法及设备

技术领域

本发明涉及一种激光去毛刺方法及设备。

背景技术

在金属工件加工成型的各工艺过程中，在工件的表面交界处往往会出现各种尖角、毛边等不规则的金属部分，即毛刺。毛刺的存在对于工件而言是一种加工缺陷，需要通过去除毛刺的加工工序将其去除。

去除毛刺的过程既需要花费大量的时间，也会造成工件加工成本的上升。为实现高效率的去除工件上的毛刺，各种去毛刺方法也应运而生，常见的有滚筒研磨法、高温去毛刺、 机械刷去毛刺、挤压珩磨去毛刺、磁力研磨法、水喷射去毛刺等方法。而近年来，随着激光技术的迅猛发展，采用激光来去除工件上的毛刺也受到了越来越多的关注与应用。

激光去毛刺技术的基本原理是，利用激光具有强度高、能量密度大、聚焦性强、方向性好的特点，从激光器发出的激光束经过光学装置，使激光束聚焦成不同直径的光斑，对零件上的毛刺进行扫描，从而使毛刺熔化、气化，最终使毛刺去除，其具有效率高、适用范围广等优点。对于不同尺寸的毛刺，则可以通过控制不同直径的激光束聚焦光斑，调整激光的能量密度，最终达到去除毛刺的目的。

然而，现有技术中，采用激光设备对工件进行去毛刺处理加工时，通常均是通过改变激光工作头的运动轨迹，从而使其沿着工件上毛刺的轨迹进行去毛刺处理，这样不仅造成处理工艺的复杂化，加工效率也较低，成本相对也较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种激光去毛刺方法，以提高激光去毛刺的效率及降低成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光去毛刺方法，包括如下步骤：

（1）图形预处理，根据待去除毛刺工件的三维图像，获取所述工件上需去除毛刺部位的轮廓图形；

（2）获取扫描路径，根据所述的轮廓图形，获取用于激光束分别扫描去毛刺加工时的多个扫描路径；

（3）定位所述工件，使得所述工件的其中一个侧部正对激光加工装置的激光工作头；

（4）激光去毛刺，所述激光工作头根据所述侧部上所有的所述扫描路径的轨迹进行激光扫描，实现对所述侧部的去毛刺处理；

（5）重新定位所述工件，使得所述工件的另一个侧部正对所述激光工作头，重复步骤（4），直至所述工件上所有的所述扫描路径均被激光扫描。

优选地，所述步骤（4）中，所述激光工作头对所述侧部上的所有所述扫描路径进行扫描加工时，所述激光工作头按照待扫描的所述扫描路径与所述激光工作头之间的间距大小依次进行扫描处理。

进一步地，所述激光工作头位于所述工件的上方，所述激光工作头依次聚焦至不同高度位置，以分别对所述侧部上不同高度位置的所述扫描路径进行激光扫描。

进一步地，当所述激光工作头聚焦至设定高度位置时，所述激光工作头对所述侧部上相应高度位置下的所有所述扫描路径进行激光扫描。

优选地，所述步骤（5）中，重新定位所述工件时对所述工件进行翻转，以使得所述工件的不同侧部正对所述激光工作头。

优选地，所述工件具有多个用于固定放置在工作台上的放置面，通过转换所述放置面定位所述工件，使得所述工件的不同侧部正对所述激光工作头。

优选地，所述工件具有多个加工面，相邻两个所述加工面之间相接的位置形成所述的需去除毛刺部位，且相邻两个所述加工面之间相接的交线形成不同的所述扫描路径。

本发明的另一目的是提供一种激光去毛刺设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光去毛刺设备，用于去除待加工工件表面的毛刺，所述设备包括机座、设于所述机座上用于放置所述待加工工件的工作台、用于将多个所述待加工工件逐个地传送至上料工位的传料装置、用于将所述上料工位处的所述待加工工件转移至所述工作台上的上料装置、用于对所述工作台上的所述待加工工件进行翻转重新定位的翻转定位装置，所述设备还包括至少具有激光工作头的激光加工装置，所述激光工作头位于所述工作台的上方以按照设定扫描路径对所述待加工工件的上表面进行扫描去毛刺处理。

优选地，所述待加工工件具有多个可置放在所述工作台上的放置面，所述翻转定位装置将所述待加工工件翻转时使得所述待加工工件支撑在所述工作台上的所述放置面发生转换。

优选地，所述激光加工装置还包括用于发出激光束的激光器，所述激光工作头内设有扫描振镜以将所述激光器产生的激光束按照设定扫描路径输出。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明的激光去毛刺方法，其在激光去毛刺的过程中，激光工作头的位置基本不需变化，而仅需对待去毛刺加工的工件进行重新定位，使得激光束对工件上正对激光工作头的侧部依次进行激光扫描加工，激光扫描时则按照预先获取的扫描路径进行扫描处理即可，其加工速度快，尤其适用于大批量零件的激光去毛刺处理，能够有效地提高激光去毛刺加工的效率。

2、本发明的激光去毛刺设备，其中采用了上述的激光去毛刺方法，其结构简单，加工效率高，成本也较低，能够满足目前大部分零件的激光去毛刺处理加工的要求。

附图说明

附图1为本发明实施例中待加工工件—涡轮壳的立体图；

附图2为本发明一实施例中的去毛刺设备的整体结构示意图；

附图3为附图2的去毛刺设备去除外罩后的结构示意图；

附图4为附图2的去毛刺设备中工作台装置的结构示意图；

附图5为附图2的去毛刺设备中传料装置的结构示意图；

附图6为附图2的去毛刺设备中上料装置的结构示意图；

附图7为附图2的去毛刺设备中翻转定位装置的结构示意图；

其中：10、待加工工件—涡轮壳；1a、1b、2a、3a、待去毛刺部位；

1、机座；2、传料装置；21、传送带；

3、上料装置；31、夹持件；32、Z向驱动机构；33、Y向驱动机构；

4、工作台装置；41、工作台；42、Y向驱动机构；43、X向驱动机构；44、Y向电机；45、X向电机；

5、翻转定位装置；51、夹爪；52、旋转座；53、旋转电机；54、升降座；55、X向驱动机构；56、X向电机；57、Y向驱动机构；58、Y向电机；

6、激光加工装置；61、激光工作头。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1所示为本实施例中需要去毛刺加工的涡轮壳10，其通过铸造而成，且具有多个加工面，在相邻的两个加工面相接的位置处往往是毛刺产生和聚集的位置，该相邻的两个加工面相接的位置也就形成了需去除毛刺的部位，如图1中的1a、1b、2a、3a处。在不同的加工面之间相接的交线也就形成激光加工去毛刺时激光束扫描的扫描轨迹，如1a、1b、2a、3a处的轮廓线即为相应的扫描路径。

参见图2、图3所示为本实施例的激光去毛刺设备，其包括机座1、设于机座1上用于放置待加工工件的工作台41、用于将多个待加工工件逐个地传送至上料工位的传料装置2、用于将上述上料工位上的待加工工件转移至工作台41上的上料装置3、用于对工作台41上的待加工工件进行翻转重新定位的翻转定位装置5，该设备还包括至少具有激光工作头61的激光加工装置6，激光工作头61位于工作台41的上方以按照设定的扫描路径对待工件的上侧部进行扫描去毛刺处理。

参见图5所示，传料装置2包括传送带21，多个待加工的涡轮壳10沿传送带21的传送方向间隔地排布的传送带21上，此处该传送带21的传送方向沿前后方向设置，上料工位位于传送带21的前端部。

参见图6所示，上料装置3包括用于从传送带21上的上料工位夹取涡轮壳10的夹持件31、用于驱使夹持件31沿Y向及Z向运动的Y-Z向驱动机构。具体地，该上料装置3设置于上料工位的一侧，Y-Z向驱动机构包括用于驱使夹持件31升降的Z向驱动机构32和用于驱使夹持件及Z向驱动机构32共同沿Y向运动的Y向驱动机构33。当待加工的涡轮壳10被传送带21传送至其前端部的上料工位时，夹持件31先移动至上料工位的上方，然后下降并夹持涡轮壳10后上升，接着沿Y向将夹持件31移动至工作台41的上方，再降下夹持件31将涡轮壳10放至工作台41上。

参见图4所示，该工作台41沿X向、Y向位置可调地设置在机座1上，机座1与工作台41之间设有X-Y向驱动机构，该X-Y向驱动机构具体包括Y向驱动机构42、Y向电机44、X向驱动机构43及X向电机45。激光工作头61可升降地设置，从而能够与工作台41之间沿竖直方向距离可调整地设置，使得激光束能够聚焦至涡轮壳10上的特定高度位置进行激光扫描去毛刺加工。在上述激光工作头61在对涡轮壳10聚焦激光扫描加工的过程中，通过激光工作头61沿Z轴的升降以及工作台41沿X向、Y向的移动来调整两者的相对位置，以实现精准聚焦扫描去毛刺加工。

参见图1所示，本实施例中，待激光去毛刺处理的涡轮壳10，其具有多个可置放在工作台41上的放置面，如其底面、顶面及右侧面，通过其中一个面均可将涡轮壳10直接置放在工作台41上进行定位，而不需要采用其他的夹持机构在激光去毛刺处理的过程中来对涡轮壳10进行夹持。而需要更换放置面时，则通过翻转定位装置5来实现。

参见图7所示，该翻转定位装置5包括用于抓取待加工工件的夹爪51、用于驱使夹爪51升降以及驱使夹爪51在竖直平面内旋转的翻转驱动装置，该翻转定位装置还包括用于驱使夹爪51沿X向、Y向及Z向运动的X-Y-Z向驱动机构。具体地，夹爪51安装在旋转座52上，通过旋转电机53驱动旋转座52旋转；旋转电机53安装在升降座54上，该升降座54可沿Z向升降地设置，升降座54的下方设置有X向驱动机构55、X向电机56、Y向驱动机构57及Y向电机58而实现X向与Y向的移动。这样可使得夹爪51精准地抓取涡轮壳10而将其翻转后重新放置至工作台41上。

激光加工装置6还包括用于发出激光束的激光器（图中未示出），激光工作头61内设有扫描振镜（图中未示出）从而能够将激光器产生的激光束按照设定扫描路径输出。上述的扫描路径是在激光去毛刺加工之前就设定于激光加工装置6中的，加工时激光工作头61按照上述扫描路径输出激光束便可对扫描到的部位进行去毛刺处理。而在设定上述扫描路径时，用户可根据待去除毛刺的涡轮壳10的三维图形，直接获取该涡轮壳10上需去除毛刺部位的轮廓图形，然后根据该轮廓图形，获取用于激光束分别扫描去毛刺加工时的扫描路径。

这样，本实施例的激光加工设备在对涡轮壳10进行激光去毛刺加工时，按照如下工序实现：

参见图2、图3所示，待加工的涡轮壳10通过传料装置2的传送带21被传送至前端的上料工位处，上料装置3的夹持件31移动到上料工位的上方并夹取涡轮壳10，夹持件31与工作台41进行X向与Y向位置的配合调整，使得夹持件31位于工作台41的上方时，夹持件31将涡轮壳10放置至工作台41上，该初始位置时，涡轮壳10通过其底面作为放置面而置放在工作台41上的。

然后，激光工作头61对涡轮壳10上正对其的上侧部进行激光去毛刺加工，激光工作头61聚焦至设定高度位置，然后对该高度位置下所有需要去毛刺处理的位置进行激光扫描，激光束沿该高度位置下的所有扫描路径进行扫描；然后激光工作头61再聚焦至下一高度位置，再对该高度位置下所有需去除毛刺部位所对应的扫描路径进行依次扫描。此处，激光工作头61先聚焦至与涡轮壳10顶面对应的高度位置时，激光束按照待去除毛刺部位1a的扫描路径依次进行激光扫描去毛刺；然后，激光工作头61下降并聚焦至下一高度位置，激光束按照待去除毛刺部位1b的扫描路径依次进行激光扫描处理。如此，实现对涡轮壳10上侧部的激光去毛刺处理。

接着，翻转定位装置5的夹爪51抓取工作台41上的涡轮壳10，并将其沿竖直方向翻转90°，使得其通过右侧面作为放置面而重新定位在工作台41上，激光工作头61重新聚焦并对需去除毛刺的部位2a进行扫描去毛刺。如此，实现对涡轮壳10右侧部的激光去毛刺处理。

再接着，翻转定位装置5的夹爪51再次抓取工作台41上的涡轮壳10，再将其沿竖直方向翻转90°，使其通过顶面作为放置面重新定位在工作台41上，激光工作头61重新聚焦并对需去除毛刺的部位3a进行扫描去毛刺。如此，实现对涡轮壳10底侧部的激光去毛刺处理。

最后，翻转定位装置5的夹爪51再次抓取工作台41上的涡轮壳10，使其翻转180°复位后，将其直接送至下料工位；或者由上料装置3上的夹持件31将工作台41上已加工完成且已复位的涡轮壳10重新搬运至传送带21上进行下料。

以上仅是对诸如涡轮壳10等具有多个放置面的产品所作出的激光去毛刺设备。在对其他复杂零件的激光去毛刺加工时，则需要在激光去毛刺加工的整个过程中通过夹持机构来对待加工工件进行夹持定位，使其需要被激光去毛刺处理的侧部正对激光工作头61。

亦即，采用的激光去毛刺方法具体按照如下步骤进行：

（1）图形预处理，根据待去除毛刺工件的三维图像，获取该工件上需去除毛刺部位的轮廓图形；

（2）获取扫描路径，根据上述轮廓图形，获取用于激光束分别扫描去毛刺加工时的多个扫描路径；

（3）定位工件，使得工件的其中一个侧部正对激光加工装置的激光工作头；

（4）激光去毛刺，激光工作头根据工件上与其正对的侧部上所有的扫描路径的轨迹进行激光扫描，实现对该侧部的去毛刺处理；

（5）重新定位工件，使得工件的另一个侧部正对激光工作头，重复步骤（4），直至工件上所有的扫描路径均被激光扫描，如此便实现对工件的激光去毛刺处理。

在上述步骤（1）与步骤（2）中，针对如铸件等零件，可根据铸件上的不同加工面之间相接的位置确定需去除毛刺部位，并获取该去除毛刺部位的轮廓图形，该轮廓图形亦即不同加工面之间相接的交线所形成的，根据该轮廓图形即可确定激光束扫描时的扫描路径。

在步骤（3）、（4）中，通常激光工作头设置在工件的上方，激光工作头对工件上正对其的侧部上的所有扫描路径进行扫描加工时，激光工作头按照待扫描的扫描路径与激光工作头之间的间距大小依次进行扫描处理。具体地，激光工作头依次聚焦至不同高度位置，已分别对待加工侧部上不同高度位置的扫描路径进行激光扫描；当激光工作头聚焦至某一高度时，激光工作头对该侧部上同一高度位置下的所有扫描路径进行激光扫描。

在步骤（5）中，重新定位工件时可采用翻转工件的方式，以使得工件的不同侧部正对激光工作头。

综上，本发明提供的一种激光去毛刺方法，其在激光去毛刺的过程中，激光工作头的位置基本不需变化，而仅需对待去毛刺加工的工件进行重新定位，使得激光束对工件上正对激光工作头的侧部依次进行激光扫描加工，激光扫描时则按照预先获取的扫描路径进行扫描处理即可，其加工速度快，尤其适用于大批量零件的激光去毛刺处理，能够有效地提高激光去毛刺加工的效率。

同时本发明还提供了一种采用上述激光去毛刺方法进行激光去毛刺加工的设备，其结构简单，加工效率高，成本也较低，能够满足目前大部分零件的激光去毛刺处理加工的要求。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光去毛刺方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）图形预处理，根据待去除毛刺工件的三维图像，获取所述工件上需去除毛刺部位的轮廓图形；

（2）获取扫描路径，根据所述的轮廓图形，获取用于激光束分别扫描去毛刺加工时的多个扫描路径；

（3）定位所述工件，使得所述工件的其中一个侧部正对激光加工装置的激光工作头；

（4）激光去毛刺，所述激光工作头根据所述侧部上所有的所述扫描路径的轨迹进行激光扫描，实现对所述侧部的去毛刺处理；

（5）重新定位所述工件，使得所述工件的另一个侧部正对所述激光工作头，重复步骤（4），直至所述工件上所有的所述扫描路径均被激光扫描。

2.根据权利要求1所述的激光去毛刺方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述激光工作头对所述侧部上的所有所述扫描路径进行扫描加工时，所述激光工作头按照待扫描的所述扫描路径与所述激光工作头之间的间距大小依次进行扫描处理。

3.根据权利要求2所述的激光去毛刺方法，其特征在于：所述激光工作头位于所述工件的上方，所述激光工作头依次聚焦至不同高度位置，以分别对所述侧部上不同高度位置的所述扫描路径进行激光扫描。

4.根据权利要求3所述的激光去毛刺方法，其特征在于：当所述激光工作头聚焦至设定高度位置时，所述激光工作头对所述侧部上相应高度位置下的所有所述扫描路径进行激光扫描。

5.根据权利要求1所述的激光去毛刺方法，其特征在于：所述步骤（5）中，重新定位所述工件时对所述工件进行翻转，以使得所述工件的不同侧部正对所述激光工作头。

6.根据权利要求1所述的激光去毛刺方法，其特征在于：所述工件具有多个用于固定放置在工作台上的放置面，通过转换所述放置面定位所述工件，使得所述工件的不同侧部正对所述激光工作头。

7.根据权利要求1所述的激光去毛刺方法，其特征在于：所述工件具有多个加工面，相邻两个所述加工面之间相接的位置形成所述的需去除毛刺部位，且相邻两个所述加工面之间相接的交线形成不同的所述扫描路径。

8.一种激光去毛刺设备，用于去除待加工工件表面的毛刺，其特征在于：所述设备包括机座、设于所述机座上用于放置所述待加工工件的工作台、用于将多个所述待加工工件逐个地传送至上料工位的传料装置、用于将所述上料工位处的所述待加工工件转移至所述工作台上的上料装置、用于对所述工作台上的所述待加工工件进行翻转重新定位的翻转定位装置，所述设备还包括至少具有激光工作头的激光加工装置，所述激光工作头位于所述工作台的上方以按照设定扫描路径对所述待加工工件的上表面进行扫描去毛刺处理。

9.根据权利要求8所述的激光去毛刺设备，其特征在于：所述待加工工件具有多个可置放在所述工作台上的放置面，所述翻转定位装置将所述待加工工件翻转时使得所述待加工工件支撑在所述工作台上的所述放置面发生转换。

10.根据权利要求8所述的激光去毛刺设备，其特征在于：所述激光加工装置还包括用于发出激光束的激光器，所述激光工作头内设有扫描振镜以将所述激光器产生的激光束按照设定扫描路径输出。