CN114986349A - 一种激光辅助磨削加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光辅助磨削加工装置，包括设置于工作台面上的三轴移动滑台II、磨削刀具总成和五轴调节机构，磨削刀具总成的刀头正下方放置待磨削工件，三轴移动滑台II和五轴调节机构分别位于待磨削工件相对的两侧，三轴移动滑台II的端部安装有摄像头，三轴移动滑台II带动摄像头移动，使得摄像头对准待磨削工件，并进行跟踪拍摄，五轴调节机构调节激光输出头使激光打向待磨削工件；本发明提高了超高精密磨削加工的效率，降低了磨削刀具的损耗，本发明在超高精密磨削加工装置中增加辅助加工机构，并通过使用激光对工件照射加热，以大幅度提高加工效率和磨削刀具耐用性，并增加防护罩以确保该机构使用的安全性。

Description

一种激光辅助磨削加工装置
技术领域
本发明属于机械技术领域，特别涉及一种激光辅助磨削加工装置。
背景技术
现有的超高精密磨削加工通常采用精密运动机构控制磨削刀头，直接对工件表面进行加工，没有其他辅助结构。现有技术中的这种传统的磨削加工具有以下缺陷：
1.效率低。超高精密的磨削加工使用的磨削刀头往往都只有几毫米大小，部分刀头甚至能达到零点几毫米，所以为了保护刀头，延长刀头使用寿命，通常会降低加工速度，进而影响加工效率。
2.易损耗刀具。超精密加工一般是对金属或硬脆材料等进行加工，随着工件硬度的提高，在加工的过程中，刀头的磨损也更加严重，进而对工件表面平整度、粗糙度等要求造成不良影响。为规避这种不良影响，需要经常更换刀具，因此刀具的使用寿命非常短，也大大增加了加工过程中的耗材成本。
发明内容
发明目的：本发明提供一种激光辅助磨削加工装置，以解决现有技术中效率低、刀具易损坏的问题。
技术方案：一种激光辅助磨削加工装置，包括磨削加工机构，所述磨削加工机构包括设置于工作台面上的三轴移动滑台II、磨削刀具总成和五轴调节机构，所述磨削刀具总成的刀头正下方放置待磨削工件，所述三轴移动滑台II和五轴调节机构分别位于待磨削工件相对的两侧，所述三轴移动滑台II的端部安装有摄像头，三轴移动滑台II带动摄像头移动，使得摄像头对准待磨削工件，并进行跟踪拍摄，所述五轴调节机构调节激光输出头使激光打向待磨削工件，所述五轴调节机构包括三轴移动滑台I、角度调整板和激光出光轴方向移动滑块，所述三轴移动滑台I的端部安装有角度调整板，角度调整板上安装有激光出光轴方向移动滑块，所述激光出光轴方向移动滑块上安装有激光输出头。
进一步的，所述磨削加工机构外设置有防护罩。
进一步的，与待磨削工件面对的防护罩侧壁上设置有上料口，所述上料口上安装有上料门。
进一步的，与上料门相邻的两个防护罩侧壁上均设置有一个维修调试门。
进一步的，防护罩侧壁上的其中一个维修调试门上方安装有显示屏。
进一步的，所述防护罩的材质为金属。
进一步的，所述三轴移动滑台I安装于工作台面上。
进一步的，所述磨削加工机构还包括支架柜，所述支架柜的顶面用于放置磨削加工机构，所述工作台面放置于支架柜的顶面上，所述支架柜的底部四个角各设置一个支架脚16。
进一步的，所述支架柜与防护罩之间通过若干个稳固板固定连接。
有益效果：本发明提高了超高精密磨削加工的效率，降低了磨削刀具的损耗，本发明在超高精密磨削加工装置中增加辅助加工机构，并通过使用激光对工件照射加热，以大幅度提高加工效率和磨削刀具耐用性，并增加防护罩以确保该机构使用的安全性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的局部结构示意图；
图3是本发明中防护罩的结构示意图；
图4是图3的侧视图，
图5是本发明中磨削加工机构与防护罩的空间布局图；
其中：1-工作台面，2-三轴移动滑台I，3-角度调整板，4-激光输出头，5-激光出光轴方向移动滑块，6-磨削刀具总成，7-待磨削工件，8-摄像头，9-三轴移动滑台II，10-防护罩，11-上料口，12-上料门，13-维修调试门，14-显示屏，15-支架柜，16-支架脚，17-稳固板。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做更进一步的解释。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
如图1-2所示，一种激光辅助磨削加工装置，包括磨削加工机构，所述磨削加工机构包括设置于工作台面1上的三轴移动滑台II9、磨削刀具总成6和五轴调节机构，所述磨削刀具总成6的刀头正下方放置待磨削工件7，所述三轴移动滑台II9和五轴调节机构分别位于待磨削工件7相对的两侧，所述三轴移动滑台II9的端部安装有摄像头8，三轴移动滑台II9带动摄像头8移动，使得摄像头8对准待磨削工件7，并进行跟踪拍摄，所述五轴调节机构调节激光输出头4使激光打向待磨削工件7，所述五轴调节机构包括三轴移动滑台I2、角度调整板3和激光出光轴方向移动滑块5，所述三轴移动滑台I2安装于工作台面1上，三轴移动滑台I2的端部安装有角度调整板3，角度调整板3上安装有激光出光轴方向移动滑块5，所述激光出光轴方向移动滑块5上安装有激光输出头4。其中：磨削刀具总成6为现有技术，故在本发明中对其具体结构不再进行赘述。
作为一个优选方案，本发明实施例中展示的是利用脉冲激光器激光输出头4对金属工件待加工工件7进行辅助磨削加工，在实际的加工工程中，可以根据待加工工件7材料的不同，工件加工要求的不同，进而选择不同种类、不同功率的激光器。例如：针对塑料、玻璃等非金属材料加工，可以选择相应紫外激光器、CO2激光器、绿光激光器等。
作为一个优选方案，本发明实施例中展示的激光输出头4的五轴调节机构是通过PLC控制电机来实现自动调节。在实际加工过程中，如果待加工工件7的类型单一，也可以使用手动调节的方式降低结构成本。
如图3-5所示，作为一个优选方案，所述磨削加工机构外设置有防护罩10，所述防护罩10的材质为金属，与待磨削工件7面对的防护罩10侧壁上设置有上料口11，所述上料口11上安装有上料门12，与上料门12相邻的两个防护罩10侧壁上均设置有一个维修调试门13，防护罩10侧壁上的其中一个维修调试门13上方安装有显示屏14，所述显示屏14无线连接或电连接摄像头8，用于显示待磨削工件7加工的全过程，此外，显示屏14可以更换为操作屏，用于PLC控制。本发明实施例中展示的防护罩10采用的是铝型材搭建而成，在实际加工过程中，也可以根据实际情况采用方通、角铁等材料搭建。具体地讲，本实施例中的防护罩10为一个铝型材搭建而成的防护罩10，防护罩10设置于磨削加工机构整体的外部。
作为一个优选方案，所述磨削加工机构还包括支架柜15，所述支架柜15的顶面用于放置磨削加工机构，所述工作台面1放置于支架柜15的顶面上，所述支架柜15的底部四个角各设置一个支架脚16，所述支架柜15与防护罩10之间通过若干个稳固板17固定连接。
如图1-2所示，本发明的工作原理是利用工作台面1上高功率激光输出头4稳定出光，激光聚焦在加工路径前一定距离的待磨削工件7表面，将待磨削工件7上的待磨削位置在极短时间内完成局部加热到很高的温度，使材料局部软化，提高材料的局部塑性，因此大大提高了局部材料的切削性能，使加工更加容易。且因为可在短时间内实现微小区域表面的快速加热，激光光斑可聚焦到微米量级，同时磨削刀具总成6的刀头对加热后的区域进行快速磨削，所以加工后对待磨削工件7材料内部性能没有影响，另外，因为是将待磨削工件7在适当的距离下进行非接触式加热，所以不会污染工件材料。
本发明的功能分述：
本发明主要通过改变激光输出头4的聚焦位置和功率大小等参数，来实现不同的待磨削工件7形状和材料的加工要求。聚焦位置可以在由三轴移动滑台I2、角度调整板3和激光出光轴方向移动滑块5共同组成的五轴调节机构的移动范围内任意落点，来实现不同加工位置的瞬时加热；激光输出头4安装在激光出光轴方向移动滑块5上，其功率大小调节可以通过调节激光参数来实现，从而能够达到不同硬度切削材料的不同温度的加热需求。
本发明还设置了高清摄像头8，摄像头8通过三轴移动滑台II9的带动实时跟踪拍摄，便于检测高精度磨削的加工状态，增加了加工的可靠性，其中：三轴移动滑台II9和三轴移动滑台I2均属于现有技术，故在本发明中对其具体结构不再进行赘述。
如图3-5所示，本发明设置了金属防护罩以保证加工的安全性，兼并放置激光器组件的功能，实现机构整体化。
具体地讲，本发明与现有技术具有相比具有以下有益效果：
1、本发明显著提高加工效率，且不会造成材料性能变化和表面污染。通过激光的局部照射加热，将工件表面进行软化，进而提高刀具的加工效率；并且由于激光属于非接触式加热，也不会对工件表面造成污染。
2、本发明有效提升刀具耐用性，节约耗材成本。由于在刀具加工前已经通过激光器对工件表面进行了加热软化，所以刀具在加工时触碰到的工件表面，相对刀具而言更柔软，因此可以有效提高刀具的耐用性。
3、本发明是在传统的高精密磨削加工的基础上，增加了利用激光在加工前进行顺势加热，进而辅助加工。
4、本发明中激光聚焦点可以通过五轴机构自由移动，激光器种类、功率可以更具不同的加工材料进行自由切换，可适配各种材料和形状的工件。
5、本发明是摄像头、激光器、刀具三个结构组成的功能完善、轻便的超高精密的磨削加工机构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光辅助磨削加工装置，包括磨削加工机构，其特征在于：所述磨削加工机构包括设置于工作台面(1)上的三轴移动滑台II(9)、磨削刀具总成(6)和五轴调节机构，所述磨削刀具总成(6)的刀头正下方放置待磨削工件(7)，所述三轴移动滑台II(9)和五轴调节机构分别位于待磨削工件(7)相对的两侧，所述三轴移动滑台II(9)的端部安装有摄像头(8)，三轴移动滑台II(9)带动摄像头(8)移动，使得摄像头(8)对准待磨削工件(7)，并进行跟踪拍摄，所述五轴调节机构调节激光输出头(4)使激光打向待磨削工件(7)，所述五轴调节机构包括三轴移动滑台I(2)、角度调整板(3)和激光出光轴方向移动滑块(5)，所述三轴移动滑台I(2)的端部安装有角度调整板(3)，角度调整板(3)上安装有激光出光轴方向移动滑块(5)，所述激光出光轴方向移动滑块(5)上安装有激光输出头(4)。
2.根据权利要求1所述的激光辅助磨削加工装置，其特征在于：所述磨削加工机构外设置有防护罩(10)。
3.根据权利要求2所述的激光辅助磨削加工装置，其特征在于：与待磨削工件(7)面对的防护罩(10)侧壁上设置有上料口(11)，所述上料口(11)上安装有上料门(12)。
4.根据权利要求3所述的激光辅助磨削加工装置，其特征在于：与上料门(12)相邻的两个防护罩(10)侧壁上均设置有一个维修调试门(13)。
5.根据权利要求2-4任一所述的激光辅助磨削加工装置，其特征在于：所述防护罩(10)的材质为金属。
6.根据权利要求1所述的激光辅助磨削加工装置，其特征在于：所述三轴移动滑台I(2)安装于工作台面(1)上。
7.根据权利要求1所述的激光辅助磨削加工装置，其特征在于：所述磨削加工机构还包括支架柜(15)，所述支架柜(15)的顶面用于放置磨削加工机构，所述工作台面(1)放置于支架柜(15)的顶面上，所述支架柜(15)的底部四个角各设置一个支架脚(16)。
8.根据权利要求7所述的激光辅助磨削加工装置，其特征在于：所述支架柜(15)与防护罩(10)之间通过若干个稳固板(17)固定连接。
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