CN110977177A - 一种用激光磨削硬质合金刀具的装置 - Google Patents

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杨尚磊
孟玄
黄玉宝
王远
熊琦
顾佳星
段晨风
曹亚明
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    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment

Abstract

本发明揭示了一种用激光磨削硬质合金刀具的装置,包括操作器、观测器、激光器、第一摄像机、扫描装置、第二摄像机、机器人手臂、工作台、传送台和第一夹具;其中,操作器和观测器设在工作台上,激光器设在传送台一侧的上方,在传送台另一侧的上方安装第二摄像机,在激光器和第二摄像机之间的上方设有扫描装置,第一摄像机设在扫描装置的上方,机器人手臂设在第二摄像机的下方和传送台的上方,在机器人手臂设有第一夹具,第一夹具夹持被加工物。本发明的主要有益效果是激光磨削为非接触加工,无明显机械应力,也无工具损耗,工件不变形,加工速度快,热影响区小,加工精度高,可以自动化加工。

Description

一种用激光磨削硬质合金刀具的装置
技术领域:
本发明涉及涉及一种磨削设备,更具体地说,涉及一种用激光磨削硬质合金刀具的装置。
背景技术:
激光加工技术是一种无刀具损伤的制造技术,在精密刀具制造领域中具有广泛的应用前景,尤其是在切削材料选择、涂层、几何参数以及加工策略的试验过程中,激光技术提供了为客户量身定做的可能。数控激光加工技术可用于加工镶嵌式切削刀片和断屑槽型,它简化和降低了PCD、CBN刀具形成断屑槽几何外形的制造成本,加工效率是EDM的10倍,可以很快地为用户提供服务。
现在的刀具磨削技术中,一般是采用金刚石砂轮来磨削硬质合金刀具,任何金刚石砂轮都有它的一定的使用磨损要求,而且磨损的情况一旦达到了一定的程度我们就必须要更换新的砂轮,这种方法不仅加工时间长,而且成本也很高。
为了解决这个问题,就需要开发一种新的磨削技术,缩短耗时,提高经济效益,促进自动化加工。
发明内容:
本发明的目的是提供一种磨削设备,以解决磨削过程中耗时长、成本高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的方案是一种用激光磨削硬质合金刀具的装置,包括操作器、观测器、激光器、第一摄像机、扫描装置、第二摄像机、机器人手臂、工作台、传送台和第一夹具;其中,
操作器和观测器设在工作台上,激光器设在传送台一侧的上方,在传送台另一侧的上方安装第二摄像机,在激光器和第二摄像机之间的上方设有扫描装置,第一摄像机设在扫描装置的上方,机器人手臂设在第二摄像机的下方和传送台的上方,在机器人手臂设有第一夹具,第一夹具夹持被加工物。
在一个实施例中,还包括第二夹具和基座,第二夹具夹持所述第二摄像机,所述第一夹具和第二夹具安装在基座上,基座安装在所述传送台的另一侧。
在一个实施例中,所述操作器来调节和控制激光磨削的参数以及开始和结束整个过程,通过所述第二摄像机来拍摄所述被加工物,所述第一摄像机来拍摄工作现场,所述第二摄像机与所述第一摄像机所拍摄的整体影像同步传送到观测器上,根据观测器上呈现的影像来观察加工过程并判断加工效果,加工过程中由激光器发射激光,通过操作器来控制扫描装置的角度来调整激光入射角度使其按加工轨迹移动,被加工物由所述传送台传送至相应位置,然后通过所述操作器控制所述机器人手臂和所述第一夹具稳定抓住被加工物,加工完毕再由所述传送台上的传送带带走,传送台上自带冷却装置,在被加工物离开传送带后可以自行冷却。
在一个实施例中,激光器为五轴气体激光器,所述机器人手臂为六轴机器人手臂,所述传送台上安装金属网状结构的传送带和冷却装置。
在一个实施例中,所述激光为脉冲红外光纤激光,激光光斑呈高斯分布,激光光斑的大小为20~250μm,入射角为45°~60°。
在一个实施例中,所述激光的波长范围为8000~2500nm,脉宽大于等于15nm,能量密度范围为0.1~50J/cm2,频率范围为1~100kHz,最大输出功率为6kW。
在一个实施例中,所述机器人手臂(7)上的第一夹具在稳定夹取工件后,激进给量为0.010mm/r,磨削速度为15m/min。
在一个实施例中,所述第一夹具为定位同步夹具,定位同步夹具的中心自带红外定位系统。
本发明提出的主要有益效果是:激光磨削为非接触加工,无明显机械应力,也无工具损耗,工件不变形,加工速度快,热影响区小,加工精度高,可以自动化加工。
激光的功率密度是所有加工方法中最高的,所以不受材料限制,几乎可以加工任何金属与非金属材料。
激光磨削过程中可以通过惰性气体、空气或透明介质对工件进行加工,如可通过玻璃对隔离室内得工件进行加工或对真空管内得工件进行焊接。
激光聚焦成微米级光斑,输出功率大小可以调节,可以进行精密细微加工,最高加工精度可达0.001mm,表面粗糙度Ra可达0.1~0.4μm。
激光束能精确定位,磨削难以接近的部位,施行非接触远距离磨削,具有很大的灵活性,易于以自动化进行高速磨削,亦可以数位或电脑控制,可以应用于大批量自动化生产的微、小型工件的磨削过程中。
整个加工过程中能源消耗少,无加工污染,在节能、环保等方面有较大优势。
附图说明:
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显,在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征,其中:
图1揭示了本发明一实施例中,一种用激光磨削硬质合金刀具的装置的安装示意图。
其中,1-操作器、2-观测器、3-激光器、4-第一摄像机、5-扫描装置、6-第二摄像机、7-机器人手臂、8-传送台、9-第一夹具、11-第二夹具、12-工作台、13-基座。
具体实施方式:
参考图1,图1揭示了根据本发明一实施例中,一种用激光磨削硬质合金刀具的装置的安装示意图。在本实施例中的一种用激光磨削硬质合金刀具的装置,包括操作器1、观测器2、激光器3、第一摄像机4、扫描装置5、第二摄像机6、机器人手臂7、工作台12、传送台8和第一夹具9;其中,操作器1和观测器2设在工作台12上,激光器3设在传送台8一侧的上方,在传送台8另一侧的上方安装第二摄像机6,在激光器3和第二摄像机6之间的上方设有扫描装置5,第一摄像机4设在扫描装置5的上方,机器人手臂7设在第二摄像机6的下方和传送台8的上方,在机器人手臂7设有第一夹具9,第一夹具9夹持被加工物。
进一步地,还包括第二夹具11和基座13,第二夹具11夹持所述第二摄像机6,所述第一夹具9和第二夹具11安装在基座13上,基座13安装在所述传送台8的另一侧。
进一步地,所述操作器1来调节和控制激光磨削的参数以及开始和结束整个过程,通过所述第二摄像机6来拍摄所述被加工物,所述第一摄像机4来拍摄工作现场,所述第二摄像机6与所述第一摄像机4所拍摄的整体影像同步传送到观测器2上,根据观测器2上呈现的影像来观察加工过程并判断加工效果,加工过程中由激光器3发射激光,通过操作器1来控制扫描装置5的角度来调整激光入射角度使其按加工轨迹移动,被加工物由所述传送台8传送至相应位置,然后通过所述操作器1控制所述机器人手臂7和所述第一夹具9稳定抓住被加工物,加工完毕再由所述传送台8上的传送带带走,传送台8上自带冷却装置,在被加工物离开传送带后可以自行冷却。
进一步地,所述激光器3为五轴气体激光器,所述机器人手臂7为六轴机器人手臂,所述传送台8上安装金属网状结构的传送带和冷却装置。
进一步地,所述激光为脉冲红外光纤激光,激光光斑呈高斯分布,激光光斑的大小为20~250μm,入射角为45°~60°。
进一步地,所述激光的波长范围为8000~2500nm,脉宽大于等于15nm,能量密度范围为0.1~50J/cm2,频率范围为1~100kHz,最大输出功率为6kW。
进一步地,所述机器人手臂(7)上的第一夹具(9)在稳定夹取工件后,激进给量为0.010mm/r,磨削速度为15m/min。
进一步地,所述第一夹具(9)为定位同步夹具,定位同步夹具的中心自带红外定位系统。
工作原理如下:操作器1来调节和控制激光磨削的参数以及开始和结束整个过程,通过所述第二摄像机6来拍摄所述被加工物,所述第一摄像机4来拍摄工作现场,所述第二摄像机6与所述第一摄像机4所拍摄的整体影像同步传送到观测器2上,根据观测器2上呈现的影像来观察加工过程并判断加工效果,加工过程中由激光器3发射激光,通过操作器1来控制扫描装置5的角度来调整激光入射角度使其按加工轨迹移动,被加工物由所述传送台8传送至相应位置,然后通过所述操作器1控制所述机器人手臂7和所述第一夹具9稳定抓住被加工物,加工完毕再由所述传送台8上的传送带带走,传送台8上自带冷却装置,在被加工物离开传送带后可以自行冷却。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的,熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下,对上述实施例做出种种修改或变化,因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限,而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种用激光磨削硬质合金刀具的装置,其特征在于:包括操作器(1)、观测器(2)、激光器(3)、第一摄像机(4)、扫描装置(5)、第二摄像机(6)、机器人手臂(7)、工作台(12)、传送台(8)和第一夹具(9);其中,
操作器(1)和观测器(2)设在工作台(12)上,激光器(3)设在传送台(8)一侧的上方,在传送台(8)另一侧的上方安装第二摄像机(6),在激光器(3)和第二摄像机(6)之间的上方设有扫描装置(5),第一摄像机(4)设在扫描装置(5)的上方,机器人手臂(7)设在第二摄像机(6)的下方和传送台(8)的上方,在机器人手臂(7)设有第一夹具(9),第一夹具(9)夹持被加工物。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:还包括第二夹具(11)和基座(13),第二夹具(11)夹持所述第二摄像机(6),所述第一夹具(9)和第二夹具(11)安装在基座(13)上,基座(13)安装在所述传送台(8)的另一侧。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述操作器(1)来调节和控制激光磨削的参数以及开始和结束整个过程,通过所述第二摄像机(6)来拍摄所述被加工物,所述第一摄像机(4)来拍摄工作现场,所述第二摄像机(6)与所述第一摄像机(4)所拍摄的整体影像同步传送到观测器(2)上,根据观测器(2)上呈现的影像来观察加工过程并判断加工效果,加工过程中由激光器(3)发射激光,通过操作器(1)来控制扫描装置(5)的角度来调整激光入射角度使其按加工轨迹移动,被加工物由所述传送台(8)传送至相应位置,然后通过所述操作器(1)控制所述机器人手臂(7)和所述第一夹具(9)稳定抓住所述被加工物,加工完毕再由所述传送台(8)上的传送带带走,所述传送台(8)上自带冷却装置,在所述被加工物离开传送带后可以自行冷却。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述激光器(3)为五轴气体激光器,所述机器人手臂(7)为六轴机器人手臂,所述传送台(8)上安装金属网状结构的传送带和冷却装置。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于:所述激光为脉冲红外光纤激光,激光光斑呈高斯分布,激光光斑的大小为20~250μm,入射角为45°~60°。
6.根据权利要求4所述的装置,其特征在于:所述激光的波长范围为8000~2500nm,脉宽大于等于15nm,能量密度范围为0.1~50J/cm2,频率范围为1~100kHz,最大输出功率为6kW。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述机器人手臂(7)上的第一夹具(9)在稳定夹取工件后,激进给量为0.010mm/r,磨削速度为15m/min。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述第一夹具(9)为定位同步夹具,定位同步夹具的中心自带红外定位系统。
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