CN109834468B - 激光预热控制方法及激光预热控制装置 - Google Patents

激光预热控制方法及激光预热控制装置 Download PDF

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Abstract

一种激光预热控制方法，其应用于激光预热控制装置，当刀具沿着加工路径加工工件时，该激光预热控制装置的激光源输出激光光束至该工件，在该工件表面选择性地形成激光光斑，且该激光预热控制装置的激光控制器根据该刀具在该工件上的移动方向，使该激光光斑仅形成于位于该加工路径前方的待预热区，以预热位于该加工路径前方的该工件，因此可避免再次加热位于该加工路径后方的该工件而导致质变。

Description

激光预热控制方法及激光预热控制装置
技术领域
本发明关于一种激光预热控制方法及激光预热控制装置，特别是一种可避免重复加热导致工件质变的激光预热控制方法及激光预热控制装置。
背景技术
请参阅中国台湾发明专利I508810「激光辅助加工装置」，其借由分光模组将来自激光产生单元的激光主光束分成多个激光次光束，而该些激光次光束恒照射于由刀具的多个刀刃所定义的加工区，由于该些激光次光束与该刀具同步旋转，该些激光次光束会持续加热环绕该刀具的环形加工区域，因此该些激光次光束除了加热软化位于该刀具前方的工件，亦会加热软化位于该刀具后方的工件，因此可能会造成已加工的工件发生质变。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种激光预热控制方法，其应用于激光预热控制装置，该激光预热控制装置具有激光源及激光控制器，该激光源用以输出激光光束至工件，当刀具沿着加工路径加工该工件时，该激光光束与该刀具同步相对该工件移动，并在该工件表面选择性地形成激光光斑，其中该激光预热控制方法包含：该激光控制器取得该刀具在该工件上的移动方向；以及该激光控制器根据该刀具的该移动方向使该激光光斑仅形成于待预热区，该待预热区与非预热区构成环形区域，该环形区域环绕该刀具，该待预热区位于该刀具的该加工路径前方，该非预热区位于该刀具的该加工路径后方，其中该激光光斑由该待预热区的一端移动至另一端，用以预热位于该待预热区的该工件。
所述的激光预热控制方法，其中该激光控制器耦接该激光源，用以选择性地触发该激光源，使该激光光斑仅形成于该待预热区。
所述的激光预热控制方法，其中该激光控制器耦接旋转角度感测器，该旋转角度感测器及该刀具设置于工具机的加工主轴，该旋转角度感测器用以感测该刀具的旋转角度，该激光控制器根据该刀具的该旋转角度选择性地触发该激光源。
所述的激光预热控制方法，其中该旋转角度感测器为编码器。
所述的激光预热控制方法，其中该待预热区的角度范围介于90-180度之间。
本发明的另一目的在于提供一种激光预热控制装置，其包含激光源及激光控制器，该激光源用以输出激光光束至工件，当刀具沿着加工路径加工该工件时，该激光光束与该刀具同步相对该工件移动，并在该工件表面选择性地形成激光光斑，该激光控制器用以取得该刀具在该工件上的移动方向，并根据该刀具的该移动方向使该激光光斑仅形成于待预热区，该待预热区与非预热区构成环形区域，该环形区域环绕该刀具，该待预热区位于该加工路径前方，该非预热区位于该加工路径后方，其中该激光光斑由该待预热区的一端移动至另一端，用以预热位于该待预热区的该工件。
所述的激光预热控制装置，其中该激光控制器耦接该激光源，用以选择性地触发该激光源，使该激光光斑仅形成于该待预热区。
所述的激光预热控制装置，其中该激光控制器耦接旋转角度感测器，该旋转角度感测器及该刀具设置于工具机的加工主轴，该旋转角度感测器用以感测该刀具的旋转角度，该激光控制器根据该刀具的该旋转角度选择性地触发该激光源。
所述的激光预热控制装置，其中该旋转角度感测器为编码器。
所述的激光预热控制装置，其中该待预热区的角度范围介于90-180度之间。
为了提高加工效率，本发明在该刀具加工过程中使该激光光斑仅形成于该待预热区，以加热软化位于该待预热区的该工件，由于该激光光斑不会形成于该加工路径后方的该非预热区，因此位于该加工路径后方的已加工工件不会因重复加热而导致质变。
附图说明
图1：依据本发明的一实施例，激光预热控制方法的流程图。
图2：依据本发明的一实施例，该激光预热控制方法的示意图。
图3：依据本发明的一实施例，激光预热控制装置及工具机的示意图。
图4a及4b：依据本发明的实施例，该激光预热控制方法的示意图。
图5a及5b：依据本发明的一实施例，该激光预热控制方法的示意图。
图6a及6b：依据本发明的一实施例，该激光预热控制方法的示意图。
符号说明
10：激光预热控制方法
11：激光控制器取得刀具在工件上的移动方向
12：激光控制器根据刀具的移动方向使激光光斑仅形成于待预热区
100：激光预热控制装置 110：激光源
120：激光控制器 200：工件
300：刀具 400：工具机
410：加工主轴 420：工具机控制器
430：旋转角度感测器 A：环形区域
A1：待预热区 A2：非预热区
具体实施方式
请参阅图1，本发明的一种激光预热控制方法10包含「激光控制器取得刀具在工件上的移动方向」11及「激光控制器根据刀具的移动方向使激光光斑仅形成于待预热区」12。
请参阅图2及图3，该激光预热控制方法10应用于激光预热控制装置100，该激光预热控制装置100具有激光源110及激光控制器120，该激光源110用以输出激光光束至工件200，当刀具300沿着加工路径加工该工件200时，该激光光束与该刀具300同步相对该工件200移动，且该激光光束在该工件200表面选择性地形成激光光斑，在本实施例中，该刀具300及该激光源110设置于工具机400的加工主轴410上，该刀具300为铣刀，该激光源110使该激光光束射向该铣刀的刀刃前方，因此当该工具机400驱动该铣刀沿着该加工路径铣削该工件200时，该激光光束不但与该铣刀同步相对该工件200移动，亦与该铣刀的刀刃同步旋转。
请参阅图1至图3，在「激光控制器取得刀具在工件上的移动方向」11中，该激光预热控制装置100借由该激光控制器120取得该刀具300在该工件200上的移动方向，较佳地，该激光控制器120耦接该工具机400的工具机控制器420，该工具机控制器420控制该刀具300沿着预定的该加工路径加工该工件200，并将该刀具300的该移动方向资料提供给该激光控制器120。
请参阅图1及图2，在「激光控制器根据刀具的移动方向使激光光斑仅形成于待预热区」12中，该激光控制器120根据该刀具300的该移动方向决定该激光光斑的形成区域，使该激光光斑仅形成于待预热区A1，以预热位于该待预热区A1的该工件200。
请参阅图2，该待预热区A1与非预热区A2构成环形区域A，该待预热区A1位于该刀具300的该加工路径前方，该非预热区A2位于该刀具300的该加工路径后方，其中该环形区域A由随着该刀具300旋转一圈的该激光光束所定义，当该激光源110常开时，该激光光束会随着该刀具300旋转一圈，而该激光光束在该工件200表面形成该激光光斑的区域定义为该环形区域A，因此该环形区域A环绕该刀具300。
请参阅图2及图3，较佳地，该工具机400另具有旋转角度感测器430，该旋转角度感测器430设置于该工具机400的该加工主轴410，该旋转角度感测器430用以感测该刀具300的旋转角度，该激光控制器120分别耦接该激光源110及该旋转角度感测器430，因此该激光控制器120可根据该刀具300的该旋转角度选择性触发该激光源110，使该激光光斑仅形成于该待预热区A1，在本实施例中，该旋转角度感测器430为编码器，用以感测该刀具300的刀刃旋转角度，且操作人员在该激光控制器120编辑撰写G/M码，用以触发该激光源110开启或关闭，但本发明不以此为限制，在其他实施例中，该激光预热控制装置100可借由遮罩选择性地阻挡该激光光束，使该激光光束仅在该待预热区A1形成该激光光斑。
当该激光控制器120根据该刀具300的该旋转角度判断该刀具300的刀刃旋转至该加工路径前方时，该激光控制器120会开启该激光源110以输出该激光光束至该工件200，以在该待预热区A1形成该激光光斑，由于该激光光束与该刀具300同步旋转，因此该激光光斑会随着该刀具300的刀刃由该待预热区A1的一端移动至另一端，而当该激光控制器120判断该刀具300的刀刃旋转至该加工路径后方时，该激光控制器120会关闭该激光源110，因此该激光光斑不会形成于该非预热区A2。
较佳地，该激光控制器120将该环形区域A均等划分为2-12个角度区域，使每一角度区域的角度范围介于30-180度，举例来说，当该环形区域A被划分成2个角度区域时，各个角度区域的角度范围为180度(1-180°及181-360°)，当该环形区域A被划分成6个角度区域时，各个角度区域的角度范围为60度(1-60°、61-120°、121-180°、181-240°、241-300°及301-360°)，而当该环形区域A被划分成12个角度区域时，各个角度区域的角度范围为30度(1-30°、31-60°、61-90°、91-120°、121-150°、151-180°、181-210°、211-240°、241-270°、271-300°、301-330°及331-360°)。
当该环形区域A被划分成2个角度区域时，该激光控制器120将该刀具300的该移动方向所对应的角度区域设定为该待预热区A1，而将另一角度区域设定为该非预热区A2。
请参阅图4a，当该刀具300的该移动方向为90度时，该移动方向所对应的角度区域为1-180°，因此该激光控制器120将1-180°角度区域设定为该待预热区A1，并将181-360°角度区域设定为该非预热区A2，当该刀具300的刀刃旋转进入该待预热区A1(1-180°)时，该激光控制器120会开启该激光源110，使该激光光斑形成于位于该待预热区A1的该工件200表面，并随着刀刃旋转由该待预热区A1的一端移动至另一端，以加热软化位于该待预热区A1的该工件200，而当该刀具300的刀刃旋转进入该非预热区A2(181-360°)时，该激光控制器120则会立即关闭该激光源110，不会形成该激光光斑于该非预热区A2，因此不会加热位于该非预热区A2的该工件200，等到该刀具300的刀刃再次旋转进入该待预热区A1时，该激光控制器120才会再开启该激光源110，以预热位于该待预热区A1的该工件200。
请参阅图4b，当该刀具300的该移动方向由90度改变为135度时，其所对应的角度区域亦为1-180°，因此该待预热区A1仍为1-180°角度区域。
当该环形区域A被划分成6个角度区域时，该激光控制器120将该刀具300的该移动方向所对应的角度区域及左右相邻的角度区域设定为该待预热区A1，而其余角度区域则设定为该非预热区A2，但本发明不以此为限制，该激光控制器120可仅将该刀具300的该移动方向所对应的角度区域设定为该待预热区A1。
请参阅图5a，当该刀具300的该移动方向为90度时，该移动方向所对应的角度区域为61-120°，因此该激光控制器120将61-120°角度区域及61-120°角度区域左右相邻的角度区域1-60°及121-180°设定为该待预热区A1，并将181-240°、241-300°及301-360°角度区域设定为该非预热区A2，因此当该刀具300的刀刃旋转进入该待预热区A1(1-180°)时，该激光控制器120会开启该激光源110，使该激光光束在该待预热区A1形成该激光光斑，且该激光光斑随着该刀具300的刀刃由该待预热区A1的一端移动至另一端，以预热软化位于该待预热区A1的该工件200，而当该刀具300的刀刃旋转进入该非预热区A2(181-360°)时，该激光控制器120会关闭该激光源110。
请参阅图5b，当该刀具300的该移动方向由90度改变为135度时，该激光控制器120将所对应的121-180°角度区域及121-180°角度区域左右相邻的角度区域61-120°及181-240°设定为该待预热区A1，并将241-300°、301-360°及1-60°角度区域设定为该非预热区A2，因此当刀刃旋转进入该待预热区A1(61-240°)时，该激光控制器120会开启该激光源110，以在该待预热区A1形成该激光光斑，并在刀刃旋转进入该非预热区A2(241-60°)时，关闭该激光源110。
当该环形区域A被划分成12个角度区域时，该激光控制器120会将该刀具300的该移动方向所对应的角度区域及左右相邻的角度区域设定为该待预热区A1，并将其余角度区域设定为该非预热区A2，但本发明不以此为限制，该激光控制器120可将该刀具300的该移动方向所对应的角度区域及左右各两个角度区域设定为该待预热区A1。
请参阅图6a，当该刀具300的该移动方向为90度时，该移动方向所对应的角度区域为61-90°，因此该激光控制器120将61-90°角度区域及61-90°角度区域左右相邻的角度区域31-60°及91-120°设定为该待预热区A1，并将121-150°、151-180°、181-210°、211-240°、241-270°、271-300°、301-330°、331-360°及1-30°角度区域设定为该非预热区A2，因此当该刀具300的刀刃旋转进入该待预热区A1(31-120°)时，该激光控制器120会开启该激光源110，使该激光光斑形成于该待预热区A1，以预热软化位于该待预热区A1的该工件200，而当该刀具300的刀刃旋转进入该非预热区A2(121-30°)时，该激光控制器120则会关闭该激光源110。
请参阅图6b，当该刀具300的该移动方向由90度改变为135度时，该移动方向所对应的角度区域为121-150°，因此该激光控制器120将121-150°角度区域及121-150°角度区域左右相邻的角度区域91-120°及151-180°设定为该待预热区A1，并将其余角度区域设定为该非预热区A2，当刀刃旋转进入该待预热区A1(91-180°)时，该激光控制器120开启该激光源110，使该激光光斑形成于该待预热区A1，并在刀刃旋转进入该非预热区A2(181-90°)时，关闭该激光源110。
如上所述，根据该激光控制器120的角度区域规范及待预热区设定规范，该待预热区A1的角度范围介于90-180度之间，因此该非预热区A2的角度范围介于180-270度之间，本发明借由该激光控制器120使该激光光斑仅形成于该加工路径前方的该待预热区A1，因此仅有位于该刀具300加工路径前方的该工件200会被预热软化，而位于该刀具300后方的已加工工件则不会被再次加热，可避免因重复加热导致该工件200质变的情形发生。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种激光预热控制方法，应用于激光预热控制装置，其特征在于，该激光预热控制装置具有激光源及激光控制器，该激光源用以输出激光光束至工件，当刀具沿着加工路径加工该工件时，该激光光束与该刀具同步相对该工件移动，并在该工件表面选择性地形成激光光斑，其中该激光预热控制方法包含：
该激光控制器取得该刀具在该工件上的移动方向；以及
该激光控制器根据该刀具的该移动方向使该激光光斑仅形成于待预热区，该待预热区与非预热区构成环形区域，该环形区域环绕该刀具，该待预热区位于该刀具的该加工路径前方，该非预热区位于该刀具的该加工路径后方，其中该激光光斑由该待预热区的一端移动至另一端，用以预热位于该待预热区的该工件。
2.如权利要求1所述的激光预热控制方法，其特征在于，其中该激光控制器耦接该激光源，用以选择性地触发该激光源，使该激光光斑仅形成于该待预热区。
3.如权利要求2所述的激光预热控制方法，其特征在于，其中该激光控制器耦接旋转角度感测器，该旋转角度感测器及该刀具设置于工具机的加工主轴，该旋转角度感测器用以感测该刀具的旋转角度，该激光控制器根据该刀具的该旋转角度选择性地触发该激光源。
4.如权利要求3所述的激光预热控制方法，其特征在于，其中该旋转角度感测器为一编码器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的激光预热控制方法，其特征在于，其中该待预热区的角度范围介于90-180度之间。
6.一种激光预热控制装置，其特征在于，其包含：
激光源，用以输出激光光束至工件，当刀具沿着加工路径加工该工件时，该激光光束与该刀具同步相对该工件移动，并在该工件表面选择性地形成激光光斑；以及
激光控制器，用以取得该刀具在该工件上的移动方向，并根据该刀具的该移动方向使该激光光斑仅形成于待预热区，该待预热区与非预热区构成环形区域，该环形区域环绕该刀具，该待预热区位于该加工路径前方，该非预热区位于该加工路径后方，其中该激光光斑由该待预热区的一端移动至另一端，用以预热位于该待预热区的该工件。
7.如权利要求6所述的激光预热控制装置，其特征在于，其中该激光控制器耦接该激光源，用以选择性地触发该激光源，使该激光光斑仅形成于该待预热区。
8.如权利要求7所述的激光预热控制装置，其特征在于，其中该激光控制器耦接旋转角度感测器，该旋转角度感测器及该刀具设置于工具机的加工主轴，该旋转角度感测器用以感测该刀具的旋转角度，该激光控制器根据该刀具的该旋转角度选择性地触发该激光源。
9.如权利要求8所述的激光预热控制装置，其特征在于，其中该旋转角度感测器为一编码器。
10.如权利要求6至9中任一项所述的激光预热控制装置，其特征在于，其中该待预热区的角度范围介于90-180度之间。
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