CN110756987A - 一种激光平面加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光平面加工设备，包括：支撑组件；夹持块，工件放置在支撑组件上，夹持块设置在支撑组件的上方；激光头，激光头设置在夹持块上，激光头位于工件的上方，激光头与工件的待加工面之间设置有角度；监控组件，监控组件包括相机，相机设置在夹持块上，相机对准工件，相机的中心轴线所工件的待加工面相垂直；测量组件，测量组件包括光学测距仪，光学测距仪设置在夹持块上，光学测距仪对准工件。通过上述方式，本发明能够使得激光是在倾斜于工件待加工面的方向对工件进行加工，可以适用于初始表面是凹凸不平的工件，该设备的适用范围广泛，提高激光加工的效果。

Description

一种激光平面加工设备

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种激光平面加工设备。

背景技术

传统的平面加工技术大多为使用相对于被加工的工件的硬度更高的工具进行铣削或者研磨，也有采用电火花放电进行平面加工，即主要采用铣刀铣削、砂轮、电火花放电或者微粉研磨三类方法。

采用铣刀进行平面铣削无法加工超硬材料，诸如金刚石和立方氮化硼等，因为没有铣刀材质的硬度比这些材料的硬度高。

使用电火花研磨曾经是比较流行的一种方法，现在也有一些超硬材料的产品继续使用该工艺进行加工。但是电火花放电会损害材料内部结构，造成产品最终品质的下降。另外一个弊端是，电火花工艺不够环保，冷却油和冷却液在生产车间的挥发，很难保持车间的空气质量。另外，电火花只能加工导电的材料，目前某些新型的材料是不导电的，电火花的加工速度极其缓慢，导致实际上无法加工。

所以多数制造商还是不得不采用金刚石砂轮或者金刚石微粉来进行研磨。由于是同种硬度的材料相互磨削，加工耗时很长，一般为十几小时才能去除0.5mm厚度。并且，金刚砂和金刚石砂轮作为耗材，占据加工成本的一大部分，以致多数厂家自建砂轮生产线来降低成本。该工艺同样面临环保日益严峻的局面。

近来有出现使用激光进行烧蚀，但是激光平面加工(或者有部分称为激光研磨)的效果不理想，多数为只能加工初始表面为平面的工件，如果初始表面是凹凸不平的，很难加工到与研磨接近的平面度和粗超度。如果对工件先进行研平，再进行激光研磨，最后用研磨机磨平，会造成激光加工的优越性不能体现，并且不能造成成本不能得到有效控制。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种激光平面加工设备，能够适用于初始表面是凹凸不平的工件，适用范围广泛。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种激光平面加工设备，包括：

支撑组件；

夹持块，工件放置在所述支撑组件上，所述夹持块设置在所述支撑组件的上方；

激光头，所述激光头设置在所述夹持块上，所述激光头位于工件的上方，所述激光头与工件的待加工面之间设置有角度；

监控组件，所述监控组件包括相机，所述相机设置在所述夹持块上，所述相机对准工件，所述相机的中心轴线所工件的待加工面相垂直；

测量组件，所述测量组件包括光学测距仪，所述光学测距仪设置在所述夹持块上，所述光学测距仪对准工件。

优选的，所述支撑组件包括基座、XY位移台、底座、定位块；所述XY位移台设置在所述基座上，所述底座设置在所述XY位移台上，所述定位块设置在所述底座上。

优选的，所述支撑组件还包括龙门，所述龙门设置在所述基座上，所述夹持块设置在所述龙门上。

优选的，还包括移动杆和电机，所述移动杆设置在所述龙门上，所述夹持块设置在所述移动杆上；所述电机驱动所述移动杆上下移动。

优选的，所述激光头与工件的待加工表面之间的角度为0°～45°。

优选的，所述监控组件还包括望远镜，所述望远镜设置在所述夹持块上，所述望远镜位于所述相机与工件之间，所述望远镜对准工件，所述望远镜的中心轴线所工件的待加工面相垂直。

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有益效果：

(1)提供了一种激光平面加工设备，激光通过激光头作用到工件待加工面，激光与工件待加工面成之间设置有一定的角度，即激光在工件待加工面上的入射角为锐角，使得激光不是在垂直于工件待加工面的方向对工件进行加工，激光是在倾斜于工件待加工面的方向对工件进行加工，可以适用于初始表面是凹凸不平的工件，先将工件的待加工面加工成平面，该设备的适用范围广泛，提高激光加工的效果。

(2)与传统的金刚砂研磨以及电火花研磨相比较，无需使用耗材，降低加工成本，且该设备在使用过程中无需使用研磨液或电火花冷却液等，更加环保。

(3)在进行激光加工过程中，可以通过监控组件和测量组件时实际清楚地监控到激光作用的准确位置，有效保证激光加工效果。

附图说明

图1是本发明一种激光平面加工设备的结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

附图标记说明：

基座11、XY位移台12、底座13、定位块14、龙门15、

夹持块2、

激光头3、

相机41、望远镜42、

光学测距仪5、

移动杆61、电机62、

工件7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅附图，一种激光平面加工设备，包括：支撑组件、夹持块2、激光头3、监控组件和测量组件。

支撑组件的作用主要是固定支撑工件7。支撑组件包括基座11、XY位移台12、底座13、定位块14。XY位移台12设置在基座11上，底座13设置在XY位移台12上。通过XY位移台12来实现底座13在水平方向上移动，XY位移台12可以选用常规技术中的XY位移台12，此处不做赘述。

夹持块2设置在支撑组件的上方。激光头3设置在夹持块2上，激光头3位于工件7的上方。工件7放置在定位块14上，定位块14设置在底座13上。激光头3与工件7的待加工面之间成锐角。优选的，可以将激光头3与工件7的待加工表面之间的角度设置为0°～45°。

也就是激光在工件待加工面上的入射角为锐角，这样的设置使得激光是在倾斜于工件待加工面的方向对工件进行加工，激光斜着作用在工件上将凹凸不平的表面逐层去除，直至加工成平面。激光不是在垂直于工件待加工面的方向对工件进行加工，可以在加工深度方向上减小激光的作用，从而避免了在现有技术激光加工(如现有技术中的激光研磨)的初始过程中出现表面缺陷，这种表面缺陷会一直残留在经过激光加工的工件表面形貌中，大大降低激光加工效果。这种激光加工效果在加工初始表面是凹凸不平的工件是尤为明显，通过斜入射角先将工件凹凸不平的待加工面加工成平面，提高激光加工的效果，该设备的适用范围广泛。

为了有效保证激光在作用在工件上的入射角为锐角，即有效保证激光为斜入射而不是垂直入射，可以调整激光头3的位置和角度，也可以通过定位块14调整工件7的位置和角度。

例如，定位块14的上表面设置有V形槽，工件放置在定位块14的V形槽内。这样在激光保持在竖直方向上作用，工件的待加工面通过定位块14的V形槽与水平面成一定的夹角，从而使得激光不是在垂直于工件待加工面的方向对工件7进行加工，激光是在倾斜于工件待加工面的方向对工件7进行加工。

为了便于更稳定地固定监控组件和测量组件，支撑组件还包括龙门15，龙门15设置在基座11上，夹持块2设置在龙门15上，增加其牢固性。

由于XY位移台12是在水平方向上的移动，为了激光加工可以适用于不同高度的工件7，该设备还包括移动杆61和电机62，移动杆61设置在龙门15上，夹持块2设置在移动杆61上。移动杆61与电机62相连接，通过电机62驱动移动杆61上下移动。移动杆61可以包括滑轨和滑杆，滑轨设置在龙门15上，滑杆与滑轨滑动连接，滑杆带动夹持块2在电机62的驱动下在滑轨上上下移动，从而实现设置在夹持块2上的激光头3的上下移动。

监控组件包括相机41，相机41设置在夹持块2上，激光头3与工件7的待加工面之间设置有角度。相机41对准工件7，相机41的中心轴线所工件7的待加工面相垂直。

为了更好地进行观察和对焦，监控组件还包括望远镜42，望远镜42设置在夹持块2上，望远镜42位于相机41与工件7之间，望远镜42对准工件7，望远镜42的中心轴线所工件7的待加工面相垂直。也就是相机41和望远镜42都是倾斜设置的，其镜头都是对准工件7的待加工面。

测量组件包括光学测距仪5，光学测距仪5设置在夹持块2上，光学测距仪5的摄像头对准工件7。光学测距仪5可以采用现有技术中的光学测距仪5，此处不做赘述。监控组件和测量组件与控制器电连接，监控组件和测量组件获得的数据信息反馈到控制器，控制器可以选用常规的PLC控制器。

需要说明的是，本发明中的技术方案同样适用于曲面加工，实际加工过程中可以通过对控制器的软件编程来改变其用于平面加工还是曲面加工。

在实际加工过程中，把待加工工件7放置于定位块14上。加工之前，先由测量组件对工件待加工面进行表面形貌扫描，记录形貌后，生成分层去除凸出部分的加工程序，逐步把不平整的区域扫平。扫平之后，工件7的待加工面为平面，再把工件7的待加工面加工到所需的厚度，完成工件7平面加工。

激光通过激光头3作用到工件待加工面，激光与工件待加工面成0°～45°，监控组件的摄像镜头垂直于工件待加工面，可以进行观察与对焦，通过相机41定位工件7的位置坐标。测量组件能够测量工件待加工面的平整度，加工完毕之后，通过光学测距仪5进行表面形貌以及加工去除量的测量。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种激光平面加工设备，其特征在于，包括：

支撑组件；

夹持块，工件放置在所述支撑组件上，所述夹持块设置在所述支撑组件的上方；

激光头，所述激光头设置在所述夹持块上，所述激光头位于工件的上方，所述激光头与工件的待加工面之间设置有角度，该角度为锐角；

监控组件，所述监控组件包括相机，所述相机设置在所述夹持块上，所述相机对准工件，所述相机的中心轴线所工件的待加工面相垂直；

测量组件，所述测量组件包括光学测距仪，所述光学测距仪设置在所述夹持块上，所述光学测距仪对准工件。

2.根据权利要求1所述的一种激光平面加工设备，其特征在于：所述支撑组件包括基座、XY位移台、底座、定位块；所述XY位移台设置在所述基座上，所述底座设置在所述XY位移台上，所述定位块设置在所述底座上。

3.根据权利要求2所述的一种激光平面加工设备，其特征在于：所述支撑组件还包括龙门，所述龙门设置在所述基座上，所述夹持块设置在所述龙门上。

4.根据权利要求3所述的一种激光平面加工设备，其特征在于：还包括移动杆和电机，所述移动杆设置在所述龙门上，所述夹持块设置在所述移动杆上；所述电机驱动所述移动杆上下移动。

5.根据权利要求1所述的一种激光平面加工设备，其特征在于：所述激光头与工件的待加工表面之间的角度为0°～45°。

6.根据权利要求1所述的一种激光平面加工设备，其特征在于：所述监控组件还包括望远镜，所述望远镜设置在所述夹持块上，所述望远镜位于所述相机与工件之间，所述望远镜对准工件，所述望远镜的中心轴线所工件的待加工面相垂直。

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