CN108422108A - 一种型材钻孔工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于通过激光束对工件进行加工的设备或专门方法技术领域，具体公开了一种型材钻孔工艺。包括以下步骤：1：准备一个气体激光器、一个工件定位机构和一个驱动机构，准备激光混合气，激光混合气包括二氧化碳2份、氮气4份、氦气19份；2：将工件固定在工件定位机构上；步骤3：启动气体激光器，气体激光器所发出的激光波长为9.2‑10.8μm；4：控制驱动机构使工件定位机构向上运动同时翻转，当工件定位机构到达最高点时开始钻孔；5：完成钻孔后控制驱动机构，使工件定位机构沿竖直方向向下运动同时翻转，当工件定位机构到达最低点后将工件卸下完成钻孔。本发明的目的在于解决现有技术在对桌腿进行钻孔时，钻孔过程中存在大量飞溅的碎屑的问题。

Description

一种型材钻孔工艺

技术领域

本发明属于通过激光束对工件进行加工的设备或专门方法技术领域，具体公开了一种型材钻孔工艺。

背景技术

随着社会的不断进步，课桌作为学校必备的教学器材也在不断的更新换代，目前课桌已经从最早的全木制八方桌逐渐升级为现在的升降课桌、橡塑课桌，课桌的耐用性、安全性以及便利性都不断在提高。

现有的桌子通常由桌面、储物柜和桌腿构成，桌面通常采用木材或橡塑材料制造，桌腿和储物柜通常为金属制成，而由于现有的课桌具备高度可调节的特点，因此在桌腿上通常设有供定位螺栓插入的定位通孔，而目前对于这些定位通孔的加工工艺通常采用钻头钻孔，采用这种方式加工的孔边缘不平整，易出现毛刺，同时钻孔过程中产生大量飞溅的碎屑，钻头周围的工作人员的安全造成威胁。

发明内容

本发明公开了一种型材钻孔工艺，本发明的目的在于解决现有技术在对桌腿进行钻孔时，钻孔过程中存在大量飞溅的碎屑的问题。

本发明的基础方案为：一种型材钻孔工艺，包括以下步骤：

步骤1：准备一个气体激光器、一个上下两端面均用于定位工件的工件定位机构和一个驱动工件定位机构沿竖直方向做往复运动同时往复翻转的驱动机构，准备激光混合气，所述激光混合气包括二氧化碳2份、氮气4份、氦气19份；

步骤2：将工件固定在工件定位机构上；

步骤3：启动气体激光器，所述气体激光器所发出的激光波长为9.2-10.8μm；

步骤4：控制驱动机构使工件定位机构沿竖直方向向上运动同时翻转，当工件定位机构到达最高点时工件与激光聚焦点对准，并开始钻孔；

步骤5：完成钻孔后继续控制驱动机构，使工件定位机构沿竖直方向向下运动同时翻转，当工件定位机构到达最低点后将工件卸下完成钻孔。

本发明的技术原理和有益效果为：

1.本发明通过采用气体激光器，通过激光的方式对工件进行钻孔，相比与现有技术采用钻头钻孔，激光通过将工件加热至高温使得工件被加热区域融化而实现对工件的钻孔，因此采用激光钻孔在钻孔过程中不会出现飞溅的碎屑，

2.本发明通过在激光混合气中加入氦气使得氦气对二氧化碳分子进行冷却，同时加速下能级粒子数抽空，由于在激光混合气中加入了氮气，因此氮气分子受到电子碰撞时使得大量氮气分子处于亚稳态，通过近共振碰撞把内能转移给二氧化碳分子，实现粒子数反分布。

3.本发明通过采用工件定位机构和驱动机构，使得当定位机构在向上移动至工件与激光聚焦点对准的过程中，激光散射在工件表面使得工件表面被预热，避免工件温度骤升而造成工件损坏。

进一步，所述气体激光器工作大气压为10bar。通过上述设计使得气体激光器内部的气体保证一定压强，避免气体稀薄而导致激光能量不足。

进一步，所述气体激光器脉冲能量为0.25J。通过上述设计，保证激光发射时能量足够将金属融化。

进一步，所述激光混合气体中还含有氢气6-8份。通过在激光混合气体中加入氢气，促进低能粒子抽空。

进一步，所述激光混合气体中还含有氙气6-8份。通过在激光混合气体中加入氙气，使得二氧化碳的分子能量转换效率提高，同时使得放电电压下降。

附图说明

图1为本发明实施例中钻孔设备的纵剖示意图；

图2为本发明实施例中钻孔设备的支撑板处的放大结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架1、激光发射器2、活塞杆3、活塞板4、伸缩杆5、支撑杆6、支杆7、导板8、导槽9、导杆10、驱动轴11、上拨杆12、限位块13、下拨杆14、滑套15、支撑筒16、导轨17、滑块18、支撑板19、工件装夹槽20、抽吸通道21、第一锥齿轮22、收集槽23、聚光镜24、第二锥齿轮25、第三锥齿轮26、橡胶圈27、转筒28。

实施例基本如图1和图2所示：一种型材钻孔工艺，包括以下步骤：

步骤1：准备一个钻孔设备，所述钻孔设备包括机架1，机架1内底面上通过螺栓固定安装有伸缩杆5，伸缩杆5上端通过螺栓固定安装有支撑筒16，支撑筒16侧壁上开有“X”形导轨17，支撑筒16右侧的机架1内侧壁上转动连接有驱动轴11，驱动轴11一端伸出机架1并固定安装有手柄(图中未示出)，驱动轴11另一端固定安装有与导轨17相配合的导杆10，导杆10轴向与驱动轴11轴向相互垂直，驱动轴11上还固定安装有导板8，导板8位于导杆10远离手柄一侧的驱动轴11上，导板8长度方向与导杆10的轴向垂直，导板8上开有导槽9(导槽9形状如图1所示)，导槽9内滑动连接有上拨杆12，上拨杆12右侧的机架1内侧壁上焊接有支杆7，支杆7另一端固定安装有限位块13，限位块13上沿竖直方向开有限位槽，上拨杆12与限位槽滑动连接，上拨杆12下端铰接有下拨杆14，下拨杆14另一端与伸缩杆5伸出段的侧壁铰接，下拨杆14长度方向的中点正下方的机架1内底面上焊接有支撑杆6，支撑杆6上端铰接有支撑套，支撑套上沿水平方向开有通孔，下拨杆14与通孔滑动连接，支撑筒16上端面一体成型有连接杆，连接杆上端焊接有转筒28，转筒28下端面开有出气孔，转筒28内滑动且密封安装有活塞板4，活塞板4上端面一体成型有活塞杆3，活塞杆3上端与机架1上内壁焊接，转筒28外侧壁上同轴一体成型有第一锥齿轮22，第一锥齿轮22啮合有第二锥齿轮25和第三锥齿轮26，第二锥齿轮25和第三锥齿轮26关于转筒28中轴线对称设置与转筒28两侧，第二锥齿轮25和第三锥齿轮26远离转筒28的一面上焊接均有支撑板19，支撑板19上端面和下端面均开有两个工件装夹槽20，工件装夹槽20内均固定安装有橡胶圈27，工件装夹槽20底面与转筒28之间均设置有抽吸通道21，抽吸通道21位于支撑板19内部，抽吸通道21一端位于被橡胶圈27围起的工件装夹槽20底面另一端与转筒28内部连通，支撑板19远离转筒28的一端均转动连接有滑块18，滑块18远离支撑板19的一端与机架1内侧壁滑动连接，支撑板19下方的机架1内侧壁上焊接有收集槽23，机架1上内壁上固定安装有激光发射器2，激光发射器2的发射端固定安装有聚光镜24，激光发射器2位于工件装夹槽20的正上方。

准备激光混合气，所述激光混合气包括二氧化碳2L、氮气4L、氦气19L、氙气7L和氢气7L；

步骤2：将前四块待加工的工件放置在支撑板19上端的工件装夹槽20内，将后四块待加工的工件放置在收集槽23内并与工件装夹槽20对准，并将工件与橡胶圈27压紧；

步骤3：启动激光发射器2，气体激光器所发出的激光波长为10.6μm，气体激光器工作大气压为10bar，脉冲能量为0.25J；

步骤4：转动手柄，使得驱动轴11带动导杆10和导板8转动，在导杆10转动的过程中，导杆10端部进入导轨17中并沿着导轨17滑动，由于导杆10在竖直平面内发生转动但在水平方向保持固定，因此导杆10对支撑筒16产生推挤力，进而使得支撑筒16发生转动，随着导杆10的不断转动，支撑筒16做180°的往复转动，进而使得转筒28在支撑筒16的带动下做180°的往复转动，从而使得第一锥齿轮22随着转筒28一同转动，第一锥齿轮22的转动便带动第二锥齿轮25和第三锥齿轮26发生转动，第二锥齿轮25和第三锥齿轮26的转动进而带动支撑板19发生翻转；

在导杆10转动的同时，导板8也发生转动，使得上拨杆12在导板8的转动下以及限位槽的限位下，沿着竖直方向做上下往复运动，当上拨杆12向下运动时，便将下拨杆14右端下压，在支撑杆6的支撑下形成杠杆结构，所以下拨杆14左端便向上抬升，进而使得伸缩杆5伸出段被下拨杆14向上抬升而伸长，进而使得支撑筒16和转筒28均向上运动，在转筒28向上运动的过程中，转筒28内产生压强差，进而使得活塞板4下方的空气从出气孔排出转筒28，活塞板4上方则产生负压，进而使得密封圈、工件以及工件装夹槽20三者之间所围成的空间中的空气从抽吸通道21被吸入转筒28内部，从而使得工件被吸附定位在工件装夹槽20内，当上拨杆12向上运动时，便不再下压下拨杆14右端，因此支撑筒16和转筒28在自重的作用下向下运动而将伸缩杆5压缩，进而使得转筒28内的压强与外界达到平衡，从而不再对工件进行吸附；

因此通过导杆10和导板8的同时转动，当支撑板19位于较低点时，转动手柄，使得转筒28内产生负压，进而使得收集槽23内的工件被吸附在支撑板19下端面的工件装夹槽20内，并且同时支撑板19逐渐翻转，使得工件随着支撑板19逐渐翻转至支撑板19上端面，同时由于支撑板19在逐渐抬升，而聚光镜24将激光聚焦于支撑板19位于高点时的位置，因此激光散射在工件表面对工件表面进行预加热，当工件随着支撑板19移动至高点时，激光聚焦于工件表面对工件进行激光钻孔；

步骤5：当钻孔完毕后，继续转动手柄，使得支撑板19翻转并向下运动，同时使得转筒28内的气压恢复与外界平衡的状态，从而使得工件随着支撑板19翻转并下落至收集槽23内，完成工件的卸料。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (5)

1.一种型材钻孔工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：准备一个气体激光器、一个上下两端面均用于定位工件的工件定位机构和一个驱动工件定位机构沿竖直方向做往复运动同时往复翻转的驱动机构，准备激光混合气，所述激光混合气包括二氧化碳2份、氮气4份、氦气19份；

步骤2：将工件固定在工件定位机构上；

步骤3：启动气体激光器，所述气体激光器所发出的激光波长为9.2-10.8μm；

步骤4：控制驱动机构使工件定位机构沿竖直方向向上运动同时翻转，当工件定位机构到达最高点时工件与激光聚焦点对准，并开始钻孔；

步骤5：完成钻孔后继续控制驱动机构，使工件定位机构沿竖直方向向下运动同时翻转，当工件定位机构到达最低点后将工件卸下完成钻孔。

2.根据权利要求1所述的一种型材钻孔工艺，其特征在于：所述气体激光器工作大气压为10bar。

3.根据权利要求2所述的一种型材钻孔工艺，其特征在于：所述气体激光器脉冲能量为0.25J。

4.根据权利要求3所述的一种型材钻孔工艺，其特征在于：所述气体激光器重复频率为100Hz。

5.根据权利要求4所述的一种型材钻孔工艺，其特征在于：所述激光混合气体中还含有氙气6-8份。