CN110643788A - 一种拉延模r凸角激光淬火路径线选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，包括：将路径线分为小圆孔组和长路径线组；小圆孔组用于直径≤10mm的小圆孔的R凸角，所述长路径组用于直径>10mm的小圆孔的R凸角和除小圆孔的R凸角之外的R凸角；直径≤8mm的小圆孔，将选定的路径线拉成长度10mm的直线，烧出10×10mm2的正方形；直径>8mm且≤10mm的小圆孔，分为左右对半路径；直径>10mm的小圆孔的R凸角，也分为左右对半路径。本发明方法有效解决了R凸角淬火，易使得激光器碰撞、光纤缠绕等问题，能够实现全自动化淬R凸角。

Description

一种拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法
技术领域
本发明涉及模具加工技术领域，具体涉及一种拉延模R凸角的激光淬火路径线选择方法。
背景技术
激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上，随着材料冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化的淬火技术。激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。
现有激光淬火设备一般包括：激光器，目前光纤激光器应用较广，激光器将电流通过模块转换成激光，再由光纤引到机器人上，机器人内置有用于光束整形的积分镜，将激光整合成条形均匀激光光斑，从激光头射出；机床，例如双悬臂加工机床，可进行多工位的激光加工；机器人，常用六轴机器人，可实现异形曲面和多角度加工。在使用上述设备进行淬火作业时，技术人员预先通过CAD/CAM软件确定加工基准、编制加工路径、生成加工程序，并将程序导入激光淬火设备的控制系统等处理，实现由控制系统按照程序控制设备进行自动淬火作业。
但目前对于拉延模R凸角，特别是小圆孔和接口的淬火不易把握，难以实现自动化，淬火效率低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种拉延模R凸角的激光淬火路径线选择方法，通过合理的设计，实现R凸角淬火的自动化，提高工作效果。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一个实施方式提供一种拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，包括：将路径线分为小圆孔组和长路径线组；所述小圆孔组用于直径小于或等于10mm的小圆孔的R凸角，所述长路径组用于直径大于10mm的小圆孔的R凸角和除小圆孔的R凸角之外的R凸角；直径小于或等于8mm的小圆孔，将选定的路径线拉成直线，长度10mm，烧出10×10mm2的正方形包住小圆孔；直径大于8mm且小于或等于10mm的小圆孔，分为左右对半路径；直径大于10mm的小圆孔的R凸角，也分为左右对半路径。
在一个实施方式中，长路径线组包括0度、左偏30度、右偏30度三个分组。
在一个实施方式中，直径小于或等于10mm的小圆孔的R凸角和除小圆孔的R凸角外的半径小于或等于10mm的R凸角用光斑为10mm的积分镜；直径大于10mm的小圆孔的R凸角和半径大于10mm且小于或等于50mm的R凸角用光斑为20mm的积分镜。
在一个实施方式中，与前一路径线不同向的路径线的起始端拉长预定长度。
在一个实施方式中，所述预定长度为2-3mm，优选为2mm。
在一个实施方式中，同向的两路径线中前一段路径线的末端与后一段路径线的起始端保持预定距离。
在一个实施方式中，所述预定距离为2mm。
本发明实施方式提供的上述技术方案，通过合理的淬火路径规划和分组，有效解决了R凸角，特别是接口和小圆孔，这些相对较短的路径线上进行淬火，易使得激光器碰撞、光纤缠绕等问题，能够实现全自动化淬R凸角。
附图说明
图1为本发明淬火工艺实施例的R凸角横截面示意图；
图2为本发明淬火工艺实施的10mm积分镜程序仿真示意图；
图3为本发明淬火工艺实施的20mm积分镜程序仿真示意图。
元件标号说明
1 激光照射方向
2 半径小于或等于50mm的R凸角
3 半径大于50mm的R凸角
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例以汽车翼子板拉延模R凸角的淬火工艺为例进行说明。
首先在模具型面图纸上用UG(Unigraphics NX，一种交互式CAD/CAM系统)找出3个定位CH孔，导出step格式文件，用Mastercam X9(一种CAD/CAM系统，X9为版本号)打开，在模具上根据3个CH孔测好坐标，输入测好的坐标值到Mastercam X9中，为路径线定好基准。用Mastercam X9的5轴路径编程插件编制淬火路径线。以上均为现有计算机辅助设计和辅助制造系统的常规应用，此处不再赘述。并且本领域技术人员清楚，在实际应用中也可选择其他的CAD/CAM系统而非局限于前面提及的几种。
针对拉延模R凸角，本实施例提供的淬火工艺选择10mm和20mm两种规格的积分镜，其中10mm和20mm是指积分镜整合出的矩形光斑的长度。半径小于或等于10mm的R凸角用10mm的积分镜，使得后面易于抛光并且消除抛光产生的凸棱；半径大于10mm、小于或等于50mm的R凸角用20mm的积分镜，由于R凸角大于20mm、小于或等于50mm时用20mm积分镜整合出激光光斑不能覆盖整个R凸角，因此大的R凸角可分开烧多道，即构建多条平行的路径线，例如，R小于20mm时一道，20-40mm二道，40-50三道等等，两两路径平行，边缘相接，保证R凸角全淬到；大于50mm的R凸角不淬，所以拉延模R凸角的淬火程序分为两套：10mm积分镜程序和20mm积分镜程序。10mm积分镜程序包括0度、左偏30度、右偏30度和小圆孔四个分组，20mm积分镜程序包括0度、左偏30度、右偏30度三个分组。上述角度分别是指激光头垂直向下偏角为0度，垂直向下左偏30度，垂直向下右偏30度。
两套程序的淬火路径选择方式如下：
如图1所示，激光照射方向1为R凸角的法线方向，路径线为R凸角顶点生成线。路径线分为小圆孔组，用于直径小于或等于10mm的小圆孔的R凸角的淬火，其余为长路径线组，即除直径小于或等于10mm的小圆孔的R凸角外的其他R凸角，包括直径大于10mm的小圆孔的R凸角。
对于长路径线组：选择长路径线时，先选择能使得激光头垂直向下的路径线，当没有垂直向下路径线时，选择偏向垂直向下的路径线，为此，每套程序的长路径线组均包括0度、左偏30度、右偏30度三个分组。直径大于10mm的小圆孔的R凸角属于20mm积分镜程序内的长路径线组，分为左右对半路径，按一左一右的顺序左右分开淬火，可防止第6轴转角超过360度导致光纤缠绕。
为了防止接口漏淬，对接口进行修正，所谓接口是指两长路径线的起始端和末端。接口分两种，即两路径线同向和不同向。
不同向：指前后两路径线行进方向不同，激光头从路径开始处开激光到温度上升使得淬火硬度达要求有一定的延时，例如本实施例中使得淬火硬度达到50HRC有0.5秒延时，所以与前一路径线不同向的路径线起始端拉出预定长度，该预定长度根据从开激光到温度上升使得淬火硬度达到要求的延时和扫描速度确定，本实施例中为2-3mm，优选2mm；而关激光不会延时，所以末端处路径线可不修正。
同向：指前后两条路径线在某一处中断，要接着同方向走，则修正前一段的末端和后一段的起始端，移动两端点，保持预定距离，本实施例中优选使相距2mm，这样过渡过来，可使得激光头不关光、不旋转烧融。
修正接口的路径线分别编到偏角为0度、左偏30度和右偏30度这三个组中。
对于小圆孔分组：直径小于或等于8mm的小圆孔，将选定的路径线拉成直线，长度10mm，烧出10×10mm2的正方形包住小圆孔；直径大于8mm且小于或等于10mm的小圆孔，分为左右对半路径，按一左一右的顺序左右分开淬火，激光头垂直向下偏角可默认为0度。接口处理方式与前述相同。
对于R凸角和小圆孔存在的不规则情况，本领域技术人员能够明了可通过曲线拟合的方式确定其R取值和直径取值。
优选，20mm积分镜程序中光束焦距300mm，扫描速度0.005m/s，激光器功率2200W-2400w，烧出的硬度在48-60HRC之间。10mm积分镜程序中光束焦距300mm，扫描速度0.005m/s，激光器功率630W，烧出的硬度在47-54HRC间。
本发明通过合理的淬火路径规划和分组，有效解决了R凸角，特别是接口和小圆孔，这些相对较短的路径线上进行淬火，易使得激光器碰撞、光纤缠绕等问题，能够实现全自动化淬R凸角。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，其特征在于：
将路径线分为小圆孔组和长路径线组；所述小圆孔组用于直径小于或等于10mm的小圆孔的R凸角，所述长路径线组用于直径大于10mm的小圆孔的R凸角和除小圆孔的R凸角之外的R凸角；直径小于或等于8mm的小圆孔，将选定的路径线拉成直线，长度10mm，烧出10×10mm2的正方形包住小圆孔；直径大于8mm且小于或等于10mm的小圆孔，分为左右对半路径；直径大于10mm的小圆孔的R凸角，也分为左右对半路径。
2.根据权利要求1所述的拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，其特征在于：
长路径线组包括0度、左偏30度、右偏30度三个分组。
3.根据权利要求1或2所述的拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，其特征在于：
直径小于或等于10mm的小圆孔的R凸角和除小圆孔的R凸角外的半径小于或等于10mm的R凸角用光斑为10mm的积分镜；直径大于10mm的小圆孔的R凸角和半径大于10mm且小于或等于50mm的R凸角用光斑为20mm的积分镜。
4.根据权利要求1或2所述的拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，其特征在于：
与前一路径线不同向的路径线的起始端拉长预定长度。
5.根据权利要求4所述的拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，其特征在于：
所述预定长度为2-3mm。
6.根据权利要求5所述的拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，其特征在于：
所述预定长度为2mm。
7.根据权利要求1所述的拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，其特征在于：
同向的两路径线中前一段路径线的末端与后一段路径线的起始端保持预定距离。
8.根据权利要求7所述的拉延模R凸角激光淬火路径线选择方法，其特征在于：
所述预定距离为2mm。
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