CN108115285B - 一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法 - Google Patents

一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108115285B
CN108115285B CN201711401934.6A CN201711401934A CN108115285B CN 108115285 B CN108115285 B CN 108115285B CN 201711401934 A CN201711401934 A CN 201711401934A CN 108115285 B CN108115285 B CN 108115285B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
burrs
protective gas
light spot
optical head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711401934.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108115285A (zh
Inventor
朱刚贤
刘卫兵
王明娣
张文杰
陈添禹
刘凯
杨曙光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Original Assignee
Suzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University filed Critical Suzhou University
Priority to CN201711401934.6A priority Critical patent/CN108115285B/zh
Publication of CN108115285A publication Critical patent/CN108115285A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108115285B publication Critical patent/CN108115285B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/354—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
    • B23K26/123—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of particular gases

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种激光去毛刺用光头装置和激光去毛刺方法，其中光头装置包括用于安装在激光器输出端的激光套，激光套具有沿轴向贯穿延伸以供激光器输出的激光光束投射穿过的入射通道，激光套上还开设有一个或多个保护气通道，每个保护气通道均呈以入射通道的轴心线为轴心的锥状，保护气通道位于所述入射通道的周向外侧。将该光头装置安装在激光器的输出端，一方面能够使得激光器发出的激光光束能够聚焦到待去毛刺工件的毛刺上形成光斑，另一方面还通过持续地在光斑的周向外侧持续地通入流动的保护气体，以将保护气体引入到熔池中，使得熔化区域形成连续不断的密闭保护氛围，带走激光对工件热作用产生的热量，提高激光去毛刺后工件表面的质量。

Description

一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法
技术领域
本发明涉及一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法。
背景技术
毛刺是金属加工过程中在工件表面过渡处出现的各种尖角、毛边等不规则的金属部分。随着社会的进步，以及工业化与自动化水平的逐步提高，客户对产品的制造精度、质量要求越来越高，产品服役的条件也越来越苛刻。毛刺的存在不但影响了零件的进度，而且影响整机的可靠性，进而会引起机械产品的故障，因此，去毛刺已成为零件加工过程中的关键工序。
为了解决毛刺的问题，各种去毛刺的方法也应运而生，去毛刺工艺也由早期的手工、机械式操作向自动化的方向发展。目前常见的去毛刺方法有滚筒研磨法、高温去毛刺法、机械刷去毛刺法、挤压珩磨去毛刺法、磁力研磨法、水喷射去毛刺等方法。而近年来，随着激光技术的迅速发展，且由于激光加工具有非接触、绿色环保等优势，采用激光去毛刺也逐步被越来越广泛的应用。
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、汽化，最终使毛刺去除，其具有效率高、适用范围广等优点。
然而，现有激光去毛刺技术中存在以下问题：首先，激光去毛刺过程中不可避免的会扫描到工件本身，激光对实际工件边缘会受到不同程度的氧化，进而造成工件表面的耐腐、耐磨性能的下降。最后，为了得到更好的去毛刺效果，由于毛刺所处的位置不同，所要求的保护气方向会有所不同。
同时，还由于毛刺本身有大小，当切割大毛刺时，经常需要功率密度很大，即大功率小光斑，但是采用这种工艺去切除小毛刺时，在小毛刺处就会出现过烧现象，同时热影响区较大；当切割小毛刺时，经常是功率密度小，即小功率大光斑，采用这种工艺去除大毛刺时，会在大毛刺处出现熔化不足，进而形成二次毛刺。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种用于激光去毛刺的光头装置，以提高激光去毛刺后工件的表面质量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光去毛刺用光头装置，所述光头装置包括用于安装在激光器输出端的激光套，所述激光套具有沿轴向贯穿延伸以供所述激光器输出的激光光束投射穿过的入射通道，所述激光套上还开设有一个或多个保护气通道，每个所述保护气通道均呈以所述入射通道的轴心线为轴心的锥状，所述保护气通道位于所述入射通道的周向外侧。
优选地，经所述保护气通道输出的保护气体投射区域围设在经所述入射通道输出的激光光束形成的光斑的周向外侧。
优选地，所述保护气通道的延伸方向与所述入射通道的轴心线之间的夹角为15°～75°。
进一步地，所述保护气通道有多个，多个所述保护气通道的延伸方向与所述入射通道的轴心线之间的夹角各异地设置。
优选地，所述激光套呈圆柱筒状，所述的入射通道为以所述激光套的轴心线为轴心的锥状通道。
优选地，所述激光套上位于所述入射通道的顶部还设有聚焦镜，所述聚焦镜的轴心线与所述入射通道的轴心线共线延伸。
本发明的另一目的是为了提供一种激光去毛刺方法。
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）获取待去除毛刺工件的三维图像；
（2）将获取到的所述三维图像与所述待去除毛刺工件的设计图进行比对，自动获取所述待去除毛刺工件上需要去除毛刺的所有区域，并获取所有的毛刺的尺寸，将毛刺尺寸大于设定尺寸范围的毛刺划分为大毛刺，将毛刺尺寸小于设定尺寸范围的毛刺划分为小毛刺；
（3）采用激光依次去除所有的所述大毛刺和所述小毛刺，在所述大毛刺或所述小毛刺处投射激光光束并形成光斑，并在所述光斑的周向上辅以流动的保护气体，其中，采用激光切割的方式去除所述的大毛刺，采用激光熔化的方式去除所述的小毛刺。
优选地，在所述步骤（3）中，激光器上安装有如上述的激光去毛刺用光头装置。
进一步地，在所述步骤（3）中，所述保护气体有一道或多道，所述保护气体喷射的方向与所述激光光束投射的方向之间的夹角为15°～75°。
进一步地，在所述步骤（3）中，在所述大毛刺处投射激光光束并形成大功率的小光斑，所述小光斑的光斑功率为500W～1000W，光斑直径为0.05mm～0.1mm；在所述小毛刺处投射激光光束并形成小功率的大光斑，所述大光斑的光斑功率为300W～600W，光斑直径为0.5mm～1mm。
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：通过将本发明的光头装置安装在激光器的输出端，一方面使得激光器发出的激光光束能够聚焦到待去毛刺工件的毛刺上形成光斑，另一方面还通过持续地在光斑的周向外侧持续地通入流动的保护气体，以将保护气体引入到熔池中，使得熔化区域形成连续不断的密闭保护氛围，带走激光对工件热作用产生的热量，提高激光去毛刺后工件表面的质量。
附图说明
附图1为本发明的光头装置的内部结构及工作原理示意图；
其中：1、激光套；11、入射通道；2、聚焦镜；3、保护气通道；
10、待去毛刺工件；10a、大毛刺；10b、小毛刺。
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，一种激光去毛刺用光头装置，其包括用于安装在激光器输出端的激光套1，该激光套1具有沿轴向贯穿延伸以供激光器输出的激光光束投射穿过的入射通道11，该入射通道11的上部设有聚焦镜2。激光套1整体呈圆柱筒状，入射通道11此处设置为以激光套1的轴心线为轴心的锥状通道，激光器发出的激光光束经聚焦镜2聚集后经入射通道11投射穿出而在待加工位置处形成具有一定功率的光斑。
参见图1所示，该激光套1上还开设有一个或多个保护气通道3，每个保护气通道3均为以入射通道11的轴心线为轴心的锥状，且保护气通道3均位于入射通道11的周向外侧。在该光头装置安装在激光器上用于激光去毛刺加工时，经保护气通道3输出的保护气体投射区域围设在经入射通道11输出的激光光束形成的光斑的周向外侧。这样，通过该光头装置将保护气引入到熔池中，能够使在熔化区域形成连续不断的密闭保护氛围，同时还可以及时带走激光对工件热作用产生的热量，达到降低激光对工件的热影响及对工件的氧化程度。
具体地，保护气通道3延伸的方向与入射通道11的轴心线之间的夹角优选地设置为15°～75°，在使用时，可以选择单独的一条保护气通道3使用，也可以选择两条或多条保护气通道3组合使用。本实施例中，保护气通道3设置有三条，三条保护气通道3的延伸方向与入射通道11的轴心线之间的夹角各异地设置。
利用该光头装置进行激光加工时，可以按照如下方法步骤进行：
首先获取待去毛刺工件10的三维图像，可通过CCD数据采集系统来获取其图像；然后将获取到的三维图像与待去除毛刺工件10的设计图进行比对，自动地获取待去除毛刺工件10上需要去除毛刺的所有区域，并获取所有毛刺的尺寸，将毛刺尺寸大于设定尺寸范围的毛刺划分为大毛刺，将毛刺尺寸小于设定尺寸范围的毛刺划分为小毛刺。
接下来，采用附有上述光头装置的激光器对所有的大毛刺和小毛刺进行去除加工，其中激光器可采用光纤激光器，激光器的输出端安装上述的光头装置。其中，采用激光切割的方式去除所述的大毛刺，采用激光熔化的方式去除所述的小毛刺，具体为，参见图1所示，在对大毛刺10a加工时，在大毛刺10a处投射激光光束并形成大功率的小光斑，小光斑的光斑功率为500W～1000W，光斑直径为0.05mm～0.1mm；而对小毛刺10b加工时，则在小毛刺10b处投射激光光束并形成小功率的大光斑，该大光斑的光斑功率为300W～600W，光斑直径为0.5mm～1mm。
激光器经光头装置输出激光束，并在大毛刺或小毛刺处投射激光光束并形成光斑的同时，还在光斑的周向上辅以流动的保护气体，以将保护气体引入到熔池中，使得熔化区域形成连续不断的密闭保护氛围，带走激光对工件热作用产生的热量，提高激光去毛刺后工件表面的质量。
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据以实施，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之内。

Claims (6)

1.一种激光去毛刺用光头装置，其特征在于：所述光头装置包括用于安装在激光器输出端的激光套，所述激光套具有沿轴向贯穿延伸以供所述激光器输出的激光光束投射穿过的入射通道，所述激光套上还开设有多个保护气通道，每个所述保护气通道均呈以所述入射通道的轴心线为轴心的锥状，所述保护气通道位于所述入射通道的周向外侧，其中，所述保护气通道的延伸方向与所述入射通道的轴心线之间的夹角为15°～75°，多个所述保护气通道的延伸方向与所述入射通道的轴心线之间的夹角各异地设置，经所述保护气通道输出的保护气体投射区域围设在经所述入射通道输出的激光光束形成的光斑的周向外侧。
2.根据权利要求1所述的激光去毛刺用光头装置，其特征在于：所述激光套呈圆柱筒状，所述的入射通道为以所述激光套的轴心线为轴心的锥状通道。
3.根据权利要求1所述的激光去毛刺用光头装置，其特征在于：所述激光套上位于所述入射通道的顶部还设有聚焦镜，所述聚焦镜的轴心线与所述入射通道的轴心线共线延伸。
4.一种激光去毛刺方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）获取待去除毛刺工件的三维图像；
（2）将获取到的所述三维图像与所述待去除毛刺工件的设计图进行比对，自动获取所述待去除毛刺工件上需要去除毛刺的所有区域，并获取所有的毛刺的尺寸，将毛刺尺寸大于设定尺寸范围的毛刺划分为大毛刺，将毛刺尺寸小于设定尺寸范围的毛刺划分为小毛刺；
（3）激光器上安装有如权利要求1至3任一所述的激光去毛刺用光头装置，采用激光依次去除所有的所述大毛刺和所述小毛刺，在所述大毛刺或所述小毛刺处投射激光光束并形成光斑，并在所述光斑的周向上辅以流动的保护气体，其中，采用激光切割的方式去除所述的大毛刺，采用激光熔化的方式去除所述的小毛刺。
5.根据权利要求4所述的激光去毛刺方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，所述保护气体有一道或多道，所述保护气体喷射的方向与所述激光光束投射的方向之间的夹角为15°～75°。
6.根据权利要求5所述的激光去毛刺方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，在所述大毛刺处投射激光光束并形成大功率的小光斑，所述小光斑的光斑功率为500W～1000W，光斑直径为0.05mm～0.1mm；在所述小毛刺处投射激光光束并形成小功率的大光斑，所述大光斑的光斑功率为300W～600W，光斑直径为0.5mm～1mm。
CN201711401934.6A 2017-12-22 2017-12-22 一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法 Active CN108115285B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711401934.6A CN108115285B (zh) 2017-12-22 2017-12-22 一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711401934.6A CN108115285B (zh) 2017-12-22 2017-12-22 一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108115285A CN108115285A (zh) 2018-06-05
CN108115285B true CN108115285B (zh) 2020-04-03

Family

ID=62231361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711401934.6A Active CN108115285B (zh) 2017-12-22 2017-12-22 一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108115285B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113500308A (zh) * 2021-07-27 2021-10-15 苏州大学 一种激光去除交叉孔毛刺的方法
CN114193005B (zh) * 2022-01-23 2023-11-21 阳江市皓殷智造科技有限公司 一种激光切割用稳定器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201573009U (zh) * 2009-11-24 2010-09-08 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种激光加工头
CN103639599A (zh) * 2013-12-20 2014-03-19 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种激光去毛刺系统及方法
CN104384720A (zh) * 2014-09-26 2015-03-04 东莞台一盈拓科技股份有限公司 一种快速去除压铸品毛刺的方法
CN106862775A (zh) * 2017-02-24 2017-06-20 苏州贝亚敏光电科技有限公司 一种激光去毛刺方法及设备
CN206764134U (zh) * 2017-05-08 2017-12-19 上海大道包装隔热材料有限公司 一种采用激光去除飞边毛刺的装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8642919B2 (en) * 2009-03-31 2014-02-04 Ats Automation Tooling Systems Inc. Laser processing nozzle
EP2688750A4 (en) * 2011-03-22 2015-11-25 L Livermore Nat Security Llc GAS-SUPPORTED LASER MACHINING

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201573009U (zh) * 2009-11-24 2010-09-08 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种激光加工头
CN103639599A (zh) * 2013-12-20 2014-03-19 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种激光去毛刺系统及方法
CN104384720A (zh) * 2014-09-26 2015-03-04 东莞台一盈拓科技股份有限公司 一种快速去除压铸品毛刺的方法
CN106862775A (zh) * 2017-02-24 2017-06-20 苏州贝亚敏光电科技有限公司 一种激光去毛刺方法及设备
CN206764134U (zh) * 2017-05-08 2017-12-19 上海大道包装隔热材料有限公司 一种采用激光去除飞边毛刺的装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108115285A (zh) 2018-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107262713B (zh) 一种光内同轴送粉激光冲击锻打复合加工成形装置及方法
CN106425125A (zh) 一种复合纳秒‑皮秒‑飞秒激光技术的陶瓷钻孔方法
CN108115285B (zh) 一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法
CN103197420B (zh) 一种激光聚焦装置
CN207681748U (zh) 一种激光去毛刺加工装置
CN204825050U (zh) 一种内孔用激光熔覆头
CN111575702B (zh) 一种激光熔覆方法及系统
CN101386111A (zh) 激光光内送丝熔覆方法与光内送丝装置
CN104325220B (zh) 一种多功能激光复合加工设备及方法
CN108489986A (zh) 一种增材制造在线检测及修复方法
CN106670751A (zh) 一种激光螺旋铣复合制孔方法
CN110560905A (zh) 一种中厚船用高强钢板激光电弧复合焊接工艺
CN202506971U (zh) 用于薄壁管材激光微加工的同轴水射流装置
CN105081472A (zh) 核电站crdm下部ω焊缝坡口加工方法及刀具
CN211576985U (zh) 增材制造的缺陷检测装置及缺陷检测系统
CN114082961A (zh) 一种通过增材制造修复钢结构表面裂纹的方法
CN108247199B (zh) 一种提高激光去毛刺效率的光头装置及激光去毛刺方法
WO2022222590A1 (zh) 一种增材制造工艺、增材层、增材后的产品及复合激光器
CN113399825B (zh) 一种激光装置
CN108607990A (zh) 一种高表面质量的快速增材制造方法
CN107931846B (zh) 一种激光去毛刺加工设备
CN210596257U (zh) 一种多光束中心送粉内孔熔覆头
CN104117779A (zh) 钻具稳定器合金块的焊接方法
CN210281077U (zh) 对窄间隙激光焊接焊偏状态的实时识别装置
CN207615870U (zh) 一种激光去毛刺加工设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant