CN110842349A - 一种基于激光空化去除毛刺的装置和方法 - Google Patents

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张鹏华
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Abstract

本发明涉及一种基于激光空化去除毛刺的装置和方法，包括移动平台，移动平台上装有水槽，在水槽的内部装有夹紧装置，零件固定在夹紧装置上，在移动平台上装有碰撞开关，碰撞开关与PLC相连接，在水槽的斜上设有摄像机，用于拍摄加工工件，激光空化系统、照片采集系统以及移动平台都与所述计算机相连接。有激光控制器控制YAG激光器发出激光，激光在水槽中诱导空化溃灭后会产生微射流和高压冲击波，这将直接作用于毛刺根部，达到去除毛刺的效果。与此同时，摄像机对一次加工好的零件进行拍摄，并且将图片传输到计算机上进行照片的比对，计算机与液体泵相连接，调节水槽内液体的含气量，从而实现有效去除毛刺。

Description

一种基于激光空化去除毛刺的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种基于激光空化去除毛刺的装置和方法，适用于利用激光空化去除毛刺以及自动检测的技术领域。
背景技术
目前，在零件的加工制造过程中不可避免的会产生毛刺，这对零件的加工精度、使用要求、加工定位、外观质量、和操作安全都会有着不良的影响因素。所以去除毛刺成为了不可或缺的工艺，去除毛刺的工艺也随着工艺要求的不断提高也在不断的发展。
在传统方法中，去除毛刺的方法有机械方式去毛刺、热能去毛刺、电加工去毛刺、磁力去毛刺、挤压研磨去毛刺，在选择去除毛刺的方法时，除了考虑费用之外，还应考虑零件的加工要素，毛刺的大小和部位，尽量采用加工质量稳定，有效降低劳动力以及提高生产效率的去毛刺方法。
与传统去除毛刺方法相比，激光去除毛刺技术光斑温度高，对毛刺加热速度极快，零件热影响区小，加工质量好，对材料无选择。具有不用刀具，不用电解液，不会对环境造成污染；激光工艺参数可以调控，因而不会损伤毛刺以外的组织；激光去除毛刺设备可以重复使用，运行成本低；可以方便地实现自动化操作等优点。激光去除毛刺技术是一种“绿色”工艺，不会对环境造成污染，避免了零件重复清洗，从而降低了零件的制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于激光空化去除毛刺的装置和方法，利用聚焦的激光束在水中空化产生的空泡，依靠空泡的溃灭引起的冲击波和微射流对材料表面的毛刺进行冲击，从而达到去除毛刺的效果。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种基于激光空化去除毛刺的装置，包括水槽、二维联动平台和升降平台，所述二维联动平台位于升降平台上，所述二维联动平台上方装有水槽，所述水槽里装有夹紧装置，所述夹紧装置上安装有待加工零件，所述水槽上方设有激光空化装置，所述二维联动平台旁边设置有碰撞开关,所述碰撞开关通过PLC与计算机连接，所述碰撞开关通过将信号传递给计算机来控制所述激光空化装置的开闭。
上述方案中，所述水槽的斜上方装有摄像机，所述摄像机经过图片处理装置与计算机相连。
上述方案中，所述二维联动平台固定在丝杠轴上，所丝杠轴与联轴器连接，所述联轴器依次与伺服电机和伺服驱动相接
上述方案中，所述水槽通过进水管、排水管和液体箱相连接，进水管和排水管上安装有液体泵，所述液体泵与计算机相连接，实现水槽和液体箱之间液体的循环。
上述方案中，所述激光空化装置包括聚焦镜、扩束镜、45°全返镜、YAG激光器和激光控制器，所述激光控制器与计算机连接。
本发明还提供了一种基于激光空化去除毛刺的自动检测装置的使用方法，包括如下步骤：S1:对需要加工的零件事先进行预处理，之后再将需要加工的零件放在夹紧装置上固定在水槽内；S2:通过计算机打开液体泵抽出液体箱中的液体，使得液体漫过零件，在加工过程中，液体泵不断工作，控制排量，保证水槽进行循环并保持容量一定；S3:在首次加工时，调整二维联动平台和升降平台，待零件调节到待加工位置时，二维联动平台碰撞开关，碰撞开关给予PLC信号，计算机启动激光控制器，YAG激光器正式启动；S4:YAG激光器产生的激光会通过45°全反镜、扩束镜和聚焦镜，激光束聚焦在零件上方，产生空泡溃灭在加工位置，对毛刺进行冲击去除；S5:一次加工后，计算机自动控制YAG激光器停止工作，此时摄像机对准零件加工位置进行拍摄，将拍摄到的照片经图片处理装置处理过后传输到计算机上，计算机将接收到的照片和事先拍摄达到要求的照片进行对比，若比对达到要求，则进行下一个零件的加工，若比对没有达到要求，则计算机自动控制二维联动平台继续运动，待二维联动平台再次碰到碰撞开关，计算机启动激光控制器，YAG激光器再次启动，进入下一轮的空化去除毛刺工序。
本发明的优点：(1)本发明采用激光空化去除毛刺相对于激光直接冲击去除毛刺更不容易伤害零件，消除了激光直接作用于零件表面的热影响,对于零件的加工精度有着更好的保护，此外本发明还采用采集图片和利用图片比对技术，很好的保证了毛刺去除的准确性，确保毛刺得到完整去除。(2)碰撞开关可以自动开启激光空化系统，系统开启时间点调节方便快捷；(3)用摄像机拍摄照片传输到到计算机上去，运用图片比对技术，极大地保证了零件达到合格标准；(4)将上述系统、水泵系统和激光控制系统均与计算机相连接，计算机能够实现统一控制，极大地提高了去除毛刺加的效率和准确性；(5)该去除毛刺机构有利于实现自动化流水线的，并且相比于传统加工利用率高、无污染，可以用于企业的推广。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图中，1、聚焦镜，2、扩束镜，3、45°全反镜，4、YAG激光器，5、激光控制器，6、图片处理装置，7、PLC，8、计算机，9、伺服驱动，10、伺服电机，11、联轴器，12、碰撞开关，13、夹紧装置，14、零件，15、二维联动平台，16、升降平台，17、液体箱，18、液体泵，19、水槽，20、排水管，21、进水管，22、摄像机。
具体实施方法
如图1所示，本方法用到的一种基于激光空化去除毛刺自动检测装置，其中激光控制器 5、图片处理装置6、PLC7、液体泵18和伺服电机10均与计算机8相连。所述的激光空化装置包括聚焦镜1、扩束镜2、45°全反镜3、YAG激光器4和激光控制器5。所述激光控制器5控制YAG激光器发出激光束，激光束先后通过扩束镜2和聚焦镜1，最后将激光束聚焦在零件14上方。所述二位联动平台15装有水槽19，所述水槽17里装有夹紧装置13，所述夹紧装置13上安装有待加工零件14，所述激光空化装置与计算机8相连，所述水槽19斜上方有摄像机22，用于拍摄加工好的零件。所述二维联动平台15附近设置有碰撞开关12，所述二维联动平台15的丝杠轴与联轴器相连，所述联轴器依次与伺服电机和伺服驱动相接，所述PLC和伺服驱动均与计算机连接。所述水槽19在侧面装有进水管、排水管和液体泵，所述液体泵18通过进水管将液体送到水槽19内。
操作时，根据零件的不同，选择不同的夹紧装置固定在水槽内，然后再将待加工的零件固定在夹紧装置上，开启水泵给水槽注水，直至水槽内的水淹没零件达到加工要求所需要的水量，计算机控制液体泵保持水槽内的水量保持不变。在整个加工过程中，液体泵不停的工作，控制进出水的排量，保证水槽进行循环并保持水量的不变化。第一次加工时，先调节二维联动平台和升降平台到达加工位置，此时碰撞开关刚好与二维联动平台15接触，通过将信号传递给PLC，计算机开始启动YAG激光器4工作；YAG激光器发出激光先后经过45°全反镜、扩束镜和聚焦镜聚焦在水槽内零件上方，产生空泡溃灭在加工位置，进行毛刺的去除。一次加工后，计算机6自动控制YAG激光器4停止工作，此时摄像机22对准零件加工位置进行拍摄，将拍摄到的照片经图片处理装置6处理过后传输到计算机8上，计算机8将接收到的照片和事先拍摄达到要求的照片进行对比，若比对达到要求，则进行下一个零件的加工，若比对没有达到要求，则计算机6自动控制二维联动平台15继续运动，待二维联动平台15再次碰到碰撞开关12，计算机6启动激光控制器5，YAG激光器4再次启动，进入下一轮的空化去除毛刺工序。
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)

1.一种基于激光空化去除毛刺的装置，其特征在于，包括水槽(19)、二维联动平台(15)和升降平台(16)，所述二维联动平台(15)位于升降平台(16)上，所述二维联动平台(15)上方装有水槽(19)，所述水槽(19)里装有夹紧装置(13)，所述夹紧装置(13)上安装有待加工零件(14)，所述水槽上方设有激光空化装置，所述二维联动平台(15)旁边设置有碰撞开关(12),所述碰撞开关(12)通过PLC(7)与计算机(8)连接，所述碰撞开关(12)通过将信号传递给计算机(8)来控制所述激光空化装置的开闭。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光空化去除毛刺的装置，其特征在于，所述水槽(19)的斜上方装有摄像机(22)，所述摄像机(22)经过图片处理装置(6)与计算机相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光空化去除毛刺的装置，其特征在于，所述二维联动平台(15)固定在丝杠轴上，所丝杠轴与联轴器(11)连接，所述联轴器(11)依次与伺服电机(10)和伺服驱动(9)相接。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光空化去除毛刺的装置，其特征在于，所述水槽(19)通过进水管(21)、排水管(20)和液体箱(17)相连接，进水管(21)和排水管(20)上安装有液体泵(18)，所述液体泵(18)与计算机(6)相连接，实现水槽(19)和液体箱(17)之间液体的循环。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光空化去除毛刺的装置，其特征在于，所述激光空化装置包括聚焦镜(1)、扩束镜(2)、45°全返镜(3)、YAG激光器(4)和激光控制器(5)，所述激光控制器(5)与计算机(8)连接。
6.一种基于激光空化去除毛刺的自动检测装置的使用方法，包括如下步骤：
S1:对需要加工的零件(14)事先进行预处理，之后再将需要加工的零件(14)放在夹紧装置(13)上固定在水槽(19)内；
S2:通过计算机(8)打开液体泵(18)抽出液体箱(17)中的液体，使得液体漫过零件(14)，在加工过程中，液体泵(18)不断工作，控制排量，保证水槽(19)进行循环并保持容量一定；
S3:在首次加工时，调整二维联动平台(15)和升降平台(16)，待零件(14)调节到待加工位置时，二维联动平台(15)碰撞开关(12)，碰撞开关(12)给予PLC(7)信号，计算机(6)启动激光控制器(5)，YAG激光器(4)正式启动；
S4:YAG激光器(4)产生的激光会通过45°全反镜(3)、扩束镜(2)和聚焦镜(1)，激光束聚焦在零件(14)上方，产生空泡溃灭在加工位置，对毛刺进行冲击去除；
S5:一次加工后，计算机(6)自动控制YAG激光器(4)停止工作，此时摄像机(22)对准零件加工位置进行拍摄，将拍摄到的照片经图片处理装置(6)处理过后传输到计算机(8)上，计算机(8)将接收到的照片和事先拍摄达到要求的照片进行对比，若比对达到要求，则进行下一个零件的加工，若比对没有达到要求，则计算机(6)自动控制二维联动平台(15)继续运动，待二维联动平台(15)再次碰到碰撞开关(12)，计算机(6)启动激光控制器(5)，YAG激光器(4)再次启动，进入下一轮的空化去除毛刺工序。
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