CN110625261A - 一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置和方法，包括移动平台，移动平台上装有水槽，水槽内部装有四个加工工位，每个加工工位都装配有零件专用夹具、夹具加紧平台、拉杆和气缸，零件专用夹具专门为轴类零件设计。水槽内设有加热装置和温度传感器，并与数据处理装置连接。激光器发出的激光经分光镜分成两束激光作用在水槽内，形成空泡作用于熔渣处，高压微射流和冲击波可以将熔渣清除。水泵、激光控制器、数据处理装置和伺服驱动都与计算机相连接，自动化控制，可以达到很高的效率清除熔渣。

Description

一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置和方法，适用于激光空化对轴类零件熔渣的清除的技术领域。
背景技术
焊接熔渣是在焊接过程中，主要由焊条药皮或焊剂形成的。焊接熔渣的主要组成是各种氧化物，还有氟化物、氯化物和硼酸盐类。氧化物有酸性的、中性的和碱性的。衡量熔渣的碱性强弱采用碱度，最常用和简便的计算方法是碱性氧化物的重量总和同酸性氧化物的重量总和之比（见炉渣）。碱度大于 1.3的焊渣称为碱性渣，反之称为酸性渣。焊渣碱度对焊接冶金过程有很大影响。
熔渣的清除是具有挑战的，尤其是零件具有特殊结构或所形成的材料以熔覆、修补和层叠构造的时候，清除熔渣使用人工清除的方式就会显得效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光空化清除轴类零件熔渣的自动化装置和方法，利用激光空化产生的空泡直接作用在焊缝产生的熔渣处，达到清除熔渣的效果，为材料的后续处理做准备。
本发明是通过以下的技术手段实现上述技术目的。一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置，包括移动平台，所述移动平台上装有水槽，所述水槽内安装有工位，工位上装有零件夹具，所述零件夹具下方安装有拉杆，所述拉杆穿过所述水槽的底部后与气缸连接，所述拉杆和所述水槽的底部密封连接；所述水槽上方安装有激光空化系统。
上述方案中，所述水槽内对称设置有四个工位，所述水槽底部设置有旋转轴，所述旋转轴通过联轴器依次与分割器、伺服电机和伺服驱动连接，所述伺服驱动与计算机相连接。
上述方案中，所述水槽内设有加热装置和温度传感器，加热装置和温度传感器通过数据处理装置与计算机相连接。
上述方案中，所述的激光空化系统由YAG激光器和激光控制器、分光镜、全反镜、扩束镜和聚束镜连接。
上述方案中，所述水槽通过进水管、排水管和水箱连接，所述进水管、排水管的管路上安装有水泵，水泵与计算机电连接。
本发明还提供一种激光空化清除轴类零件熔渣装置的操作方法，包括如下步骤：
S1: 事先对零件预处理好，将待加工轴类零件安装在零件专用夹具上；
S2: 启动气缸，气缸开始工作，带动拉杆向下拉动零件专用夹具，由于零件专用夹具与夹具夹紧平台相配合会有收紧作用，从而完成零件的夹紧工作；S3: 完成夹紧工作后，加热装置（7）开始工作，当温度达到加工温度时，加热装置暂停运作，在此温度情况下能够最大效率的清除熔渣；S4: 温度传感器将温度信号通过数据处理装置传送到计算机上，计算机发出工作指令使得激光控制器控制YAG激光器发出激光，激光由分光镜1：1的分成两束，经过扩束镜和聚束镜聚焦在两个相对的工位上形成空泡，空泡溃灭作用在熔渣处，达到清除熔渣的作用；S5: 当加工作用完成后，计算机控制伺服驱动开始工作，移动平台在分割器和伺服电机的共同作用下平稳旋转90°，此时气缸工作，拉杆向上推使得零件专用夹具放松，从而零件可以进行更换，此时更换零件进行下一循环的工作；S6: 将更换下来的零件进行表面清洁工作；S7: 在整个工作过程中，计算机会控制水泵不停的工作，使水槽内的水进行循环，同时保证水能淹没零件，达到激光空化作用所要求的水量，保证产生空泡的大小不会太大变化。
本发明的有益效果：（1）采取激光空化清除熔渣的方法是基于激光诱导液体介质产生光击穿是一个物理过程，高功率激光聚焦于液体中时，能量密度超过液体的击穿阈值，则在聚焦区域产生击穿，随之会产生高温高压的等离子体，该等离子体会继续吸收激光能量对外膨胀，形成剧烈的冲击波，能够达到有效的清除熔渣的效果。（2）零件专用夹具可以根据同一类型的轴类零件的杆柄尺寸大小设计出一系列的夹具，加工零件时只需安装不同的夹具即可，极大地减少修改设备的时间；（3）采用旋转式移动平台，可以同时进行两个工位甚至四个工位的加工，可以提高生产效率；（4）将分割器和伺服电机结合起来，两者的优势共同发挥，每一次移动平台都会准确的旋转90°，使得加工位置不会发生位置偏差；（5）该清除毛刺的设备可以实现企业的自动化加工，并且根据加工要求，稍加修改即可满轴类零件的不同的加工方式。
附图说明
图1为本发明的所述一种激光空化清除轴类零件熔渣的自动化装置的结构示意图。
图2为本发明所述是水槽内部工位的分布图。
其中：1、全反镜；2、分光镜；3、YAG激光器；4、激光控制器；5、数据处理装置；6、计算机；7、加热装置；8、温度传感器；9、零件专用夹具；10、伺服驱动；11、伺服电机；12、分割器；13、联轴器；14、夹具加紧平台；15、拉杆；16、气缸；17、水箱；18、进水管；19、排水管；20、水泵；21、移动平台；22、水槽；23、聚束镜；24、扩束镜。
具体实施方式
下面结合附图以及具体例对发明进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供的一种激光空化清除轴类零件熔渣的自动化装置，包括全反镜1；分光镜2；YAG激光器3；激光控制器4；数据处理装置5；计算机6；加热装置7；温度传感器8；零件专用夹具9；伺服驱动10；伺服电机11；分割器12；联轴器13；夹具加紧平台14；拉杆15；气缸16；水箱17；进水管18；排水管19；水泵20；移动平台21；水槽22；聚束镜23；扩束镜24。
其中移动平台21上装有水槽22，所述水槽内设有四个加工工位，如图2所示，分别是工位A、工位B、工位C和工位D，所述水槽22内设有加热装置7和温度传感器8，都通过数据处理装置5与计算机6相连接；所述激光空化装置发出激光经过分光镜2分出两道激光同时作用于两个工位上方；所述激光空化装置与计算机6相连接；所述移动平台21通过伺服驱动10与计算机6连接；所述水槽22与水泵20连接，水泵20与计算机6连接。
操作时，先根据零件选择合适的专用夹具，人气背后将待加工轴类零件安装在零件专用夹具9上，启动气缸16，气缸16工作，带动拉杆15向下拉动零件专用夹具9，由于零件专用夹具9与夹具夹紧平台14相配合，起到零件的夹紧作用；夹紧工作完成后，加热装置7开始工作，当温度达到加工温度室，温度传感器8发出信号到数据处理装置5；数据处理装置5将温度信号传送到计算机上，计算机6发出工作指令使得激光控制器4让YAG激光器3发出激光，分光镜2将激光1：1的分成两束，经过扩束镜24和聚束镜23聚焦在两个相对的工位上形成空泡，空泡溃灭作用在熔渣处，达到清除熔渣的作用；
当加工作用完成后，计算机6控制伺服驱动10开始工作，移动平台21在分割器12和伺服电机11的共同作用下旋转90°，此时气缸16工作，拉杆15向上推使得零件专用夹具9松开，可进行更换零件和下一循环的工作；在整个工作过程中，计算机6控制水泵20不停的工作，使水槽内的水进行循环，同时保证水能淹没零件，达到激光空化作用所要求的水量。
所述实施案例仅用于说明本发明的技术方案，不限于上述实施方式，不得以任何形式限制本发明，本领域的技术人员对本发明做出的显而易见的改进、替换，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置，其特征在于，包括移动平台（21），所述移动平台（21）上装有水槽（22），所述水槽（22）内安装有工位，工位上装有零件夹具（9），所述零件夹具（9）下方安装有拉杆（15），所述拉杆（15）穿过所述水槽（22）的底部后与气缸（16）连接，所述拉杆（15）和所述水槽（22）的底部密封连接；所述水槽（22）上方安装有激光空化系统。
2.根据权利要求1所述的一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置，其特征在于，所述水槽（22）内对称设置有四个工位，所述水槽（22）底部设置有旋转轴，所述旋转轴通过联轴器（13）依次与分割器（12）、伺服电机（11）和伺服驱动（10）连接，所述伺服驱动（10）与计算机（6）相连接。
3.根据权利要求1所述的一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置，其特征在于，所述水槽(22)内设有加热装置（7）和温度传感器（8），加热装置（7）和温度传感器（8）通过数据处理装置（5）与计算机（6）相连接。
4.根据权利要求1所述的一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置，其特征在于，所述的激光空化系统由YAG激光器(3)和激光控制器（4）、分光镜（2）、全反镜（1）、扩束镜（24）和聚束镜（23）连接。
5.根据权利要求1所述的一种激光空化清除轴类零件熔渣的装置，其特征在于，所述水槽（22）通过进水管(18)、排水管（19）和水箱（17）连接，所述进水管(18)、排水管（19）的管路上安装有水泵（20），水泵（20）与计算机（6）电连接。
6.一种激光空化清除轴类零件熔渣装置的操作方法，包括如下步骤：
S1: 事先对零件预处理好，将待加工轴类零件安装在零件专用夹具（9）上；
S2: 启动气缸（16），气缸（16）开始工作，带动拉杆（15）向下拉动零件专用夹具（9），由于零件专用夹具（9）与夹具夹紧平台（14）相配合会有收紧作用，从而完成零件的夹紧工作；
S3: 完成夹紧工作后，加热装置（7）开始工作，当温度达到加工温度时，加热装置暂停运作，在此温度情况下能够最大效率的清除熔渣；
S4: 温度传感器（7）将温度信号通过数据处理装置（5）传送到计算机（6）上，计算机（6）发出工作指令使得激光控制器（4）控制YAG激光器（3）发出激光，激光由分光镜（2）1：1的分成两束，经过扩束镜（24）和聚束镜（23）聚焦在两个相对的工位上形成空泡，空泡溃灭作用在熔渣处，达到清除熔渣的作用；
S5: 当加工作用完成后，计算机（6）控制伺服驱动（10）开始工作，移动平台（21）在分割器（12）和伺服电机（11）的共同作用下平稳旋转90°，此时气缸（16）工作，拉杆（15）向上推使得零件专用夹具（9）放松，从而零件可以进行更换，此时更换零件进行下一循环的工作；
S6: 将更换下来的零件进行表面清洁工作；
S7: 在整个工作过程中，计算机（6）会控制水泵（20）不停的工作，使水槽内的水进行循环，同时保证水能淹没零件，达到激光空化作用所要求的水量，保证产生空泡的大小不会太大变化。
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