CN117102687A - 一种激光打标机以及用激光打标机加工火花面的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光打标机，包括工作台、调节组件、激光打标头和供油组件，工作台用于承载工件，调节组件安装在工作台上，调节组件用于调节激光打标头沿第一方向移动从而靠近或者远离工作台，激光打标头用于对工件的加工面进行加工，供油组件装有火花油，用于提供火花油至工件的加工面。本发明还提供一种用激光打标机加工火花面的工艺方法，利用如上述的激光打标机进行加工，包括步骤：S1：对工件进行退磁处理；S2：将工件放在加工台面上，加工面涂上马克笔，激光打标机对工件轮廓进行激光放电；S3：供油组件将火花油输送至工件的加工面，激光打标头对工件的加工面进行激光打标。

Description

一种激光打标机以及用激光打标机加工火花面的工艺方法

技术领域

本发明涉及激光打标技术领域，特别涉及一种激光打标机以及用激光打标机加工火花面的工艺方法。

背景技术

在模具生产过程中，电火花表面可以由火花机、以及后期的激光皮纹机和化学药品腐蚀等工艺加工。但是，火花机机床和激光皮纹机床设备昂贵。虽然化学药品腐蚀的成本稍低，但是修模时比较麻烦，无法修整尺寸，需要抛光后重新用化学药品腐蚀，同时，化学药品腐蚀易造成环境污染。

发明内容

为克服上述背景技术中的缺陷，本发明旨在提供一种低成本、工艺简单且环保的激光打标机以及用激光打标机加工火花面的工艺方法。

本发明为实现目的的技术方案是这样的：本发明提供一种激光打标机，包括工作台、调节组件、激光打标头和供油组件，所述工作台用于承载工件，所述调节组件安装在所述工作台上，所述调节组件用于调节所述激光打标头沿第一方向移动从而靠近或者远离所述工作台，所述激光打标头用于对所述工件的加工面进行加工，所述供油组件装有火花油，用于提供火花油至所述工件的加工面。

在本发明一实施例中，所述调节组件包括导向柱和滑块，所述导向柱固定安装于所述工作台，且所述导向柱的长度方向沿所述第一方向设置，所述滑块沿所述第一方向与所述导向柱滑接，所述激光打标头固定安装于所述滑块朝向所述工作台的一侧，所述滑块能够带动所述激光打标头靠近或远离所述工件。

在本发明一实施例中，所述激光打标机还包括定位件，所述定位件设于所述工作台上，用于供所述工件放置且限定所述工件的起始加工位置。

在本发明一实施例中，所述定位件包括第一限位凸块和第二限位凸块，所述第一限位凸块和所述第二限位凸块分别位于所述定位件相邻的两侧边，用于限定所述工件的起始加工位置。

在本发明一实施例中，所述供油组件包括储油箱、驱动装置和供油管，所述储油箱用于供火花油装入，所述供油管具有相对设置的第一管口和第二管口，所述第一管口与所述驱动装置的输出端连接，第二管口靠近所述加工面以向所述加工面提供火花油，所述驱动装置能够驱使火花油从所述储油箱经过所述供油管流至所述加工面。

在本发明一实施例中，所述调节组件还包括夹紧件，所述夹紧件装置于所述滑块，所述供油管远离所述第二管口的部分通过夹紧件与所述滑块固定连接。

在本发明一实施例中，所述供油组件还包括回油管，所述工作台开设有容纳槽，所述定位件置于所述容纳槽内，所述回油管具有第三管口和第四管口，所述第三管口与所述容纳槽相连通，所述第四管口与所述储油箱相连通。

本发明还提供一种用激光打标机加工火花面的工艺方法，利用如上述所述的激光打标机进行加工，包括步骤：

S1：对工件进行退磁处理；

S2：将工件放在加工台面上，加工面涂上马克笔，激光打标机对工件轮廓进行激光放电，如果马克笔均没有被打掉，则表示工件位置准确，如果工件表面局部马克笔被打掉，则重新定位工件后进行工件位置确认；

S3：供油组件将火花油输送至工件的加工面，激光打标头对工件的加工面进行激光打标。

在本发明一实施例中，所述激光打标机通过调整激光打标头和加工面的距离、放电频率和放电参数调节加工面的加工粗糙度。

在本发明一实施例中，在步骤S1和步骤S2之间，还包括S11：对加工面进行抛光。

本发明与现有技术相比产生的有益效果：在本发明的激光打标机以及用激光打标机加工火花面的工艺方法中，通过使用激光打标机替换电火花机来加工火花面，降低了生产成本；省略了化学药品腐蚀这一步骤以降低对环境的污染。以此同时，通过供油装置向工件的加工面提供火花油，工件的加工面有火花油作为介质，激光打标机在加工工件时能够有效保护加工面的周围不会爆伤。

附图说明

图1为本发明一实施例的激光打标机的结构示意图。

图2为工件的加工面所需加工形成的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供一种激光打标机，如图1所示，一实施例的激光打标机包括工作台11、调节组件12、激光打标头13和供油组件14，工作台11用于承载工件，调节组件12安装在工作台11上，调节组件12用于调节激光打标头13沿第一方向移动从而靠近或者远离工作台11，激光打标头13用于对工件的加工面进行加工，供油组件14装有火花油，用于提供火花油至工件的加工面。

在本发明的激光打标机中，通过使用激光打标机替换电火花机来加工火花面，降低了生产成本；省略了化学药品腐蚀这一步骤以降低对环境的污染。以此同时，通过供油组件14向工件的加工面提供火花油，工件的加工面有火花油作为介质，激光打标机在加工工件时能够有效保护加工面的周围不会爆伤。

为了便于描述和理解，将第一方向定义为上下方向，即调节组件12能够调节激光打标头13向上移动或者向下移动，以远离或者靠近工作台11。

本实施例中，调节组件12包括导向柱121和滑块122，导向柱121固定安装于工作台11，且导向柱121的长度方向沿上下方向设置，滑块122沿第一方向与导向柱121滑接以实现上下方向的移动。激光打标头13固定安装于滑块122朝向工作台11的一侧，滑块122能够带动激光打标头13向下移动或向上移动从而靠近或远离工件的加工面。

具体地，本实施例中的导向柱121为方形柱，其四个垂直面上分别设有一个垂直的直线导轨。滑块122套设于导向柱121上，并与直线导轨相匹配。滑块122在驱动件（例如驱动马达）工作下带动激光打标头13沿着直线导轨在上下方向移动。导向柱的垂直面上所设的直线导轨的数量、形状和直线导轨所固设的垂直面均可根据激光打标头13的重量和其上将的距离等条件所调整。

本实施例中，激光打标机还包括定位件15，定位件15设于工作台11上，用于供工件放置且限定工件的起始加工位置。

具体地，定位件15包括第一限位凸块151和第二限位凸块152，第一限位凸块151和第二限位凸块152分别位于定位件15相邻的两侧边，用于限定工件的起始加工位置。本实施例中的定位件15可为矩形块，第一限位凸块151和第二限位凸块152均可为长条状且分别位于定位件15相互垂直且相邻的两边的边缘处。

具体地，第一限位凸块151和第二限位凸块152分别为工件在相互垂直的X方向和Y方向的加工零位。工件加工时，将工件推至第一限位凸块151和第二限位凸块152处并与其相抵接，能够将工件精准定位并进行加工。

本实施例中，供油组件14包括储油箱141、驱动装置142和供油管143，储油箱141用于供火花油装入，供油管143具有相对设置的第一管口和第二管口，第一管口与驱动装置142的输出端连接，第二管口靠近加工面以向加工面提供火花油，驱动装置142能够驱使火花油从储油箱141经过供油管143流至加工面。提供火花油并使其流向工件的加工面，工件的加工面有火花油作为介质，激光打在加工面上，能够有效保护激光加工的周围不会爆伤。

本实施例中，调节组件12还包括夹紧件123，夹紧件123装置于滑块122，供油管143远离第二管口的部分通过夹紧件123与滑块122固定连接。供油管143被固定后其第二管口向下垂落至工件的加工面上方且靠近加工面。当驱动装置142开始工作时，储油箱141内的火花油经由驱动装置142的输入端至输出端，再流经供油管143并从第二管口流出至加工面上。

本实施例中，供油组件14还包括回油管144，工作台11开设有容纳槽111，定位件15置于容纳槽111内，回油管144具有第三管口和第四管口，第三管口与容纳槽111相连通，第四管口与储油箱141相连通。

容纳槽111可以用于暂时储存从供油管143中喷出的火花油。从供油管143中喷出的火花油部分覆于工件的加工面上，另一部分从加工面上流出至容纳槽111内。容纳槽111中还开设有排油孔，回油管144的第三管口与排油孔相连通，第四管口与储油箱141相连通，用于将容纳槽111中多余的火花油回收至储油箱141中，能够循环利用。

本发明还提供一种用激光打标机加工火花面的工艺方法，利用如上述的激光打标机进行加工，包括步骤：

S1：对工件进行退磁处理；

S2：将工件放在加工台面上，加工面涂上马克笔，激光打标机对工件轮廓进行激光放电，如果马克笔均没有被打掉，则表示工件位置准确，如果工件表面局部马克笔被打掉，则重新定位工件后进行工件位置确认；

S3：供油组件将火花油输送至工件的加工面，激光打标头对工件的加工面进行激光打标。

通过激光打标机加工火花面的工艺方法，大大节省了固定成本的投入。设备由几十上百万的火花机变成了几万的激光打标机；节省电极费用，此加工方法不需要电极。效率提升，此方法加工效率比普通电火花加工效率高1倍以上，特别是加工面积大，表面粗糙度又比细的情况下优式更明显。加工成更本低，能提升公司竟争力。

进一步地，激光打标机通过调整激光打标头和加工面的距离、放电频率和放电参数调节加工面的加工粗糙度。

激光打标头13和工件加工面的距离通常被称为焦距。调整焦距可以改变激光光束的聚焦情况。在某些情况下，将焦距调整得更近（紧凑焦点）可以产生更细致的标记或刻痕，从而降低加工面的加工粗糙度。然而，在其他情况下，可能需要将焦距调整得更远以获得所需的效果。

激光打标机的放电频率指的是激光光束的脉冲频率，通常以赫兹（Hz）为单位。较高的放电频率可以使激光光束在加工表面上产生更多的小脉冲，从而可以实现更精细的标记或刻痕。较低的放电频率可能会导致粗糙度增加。

激光打标机通常允许操作员调整各种激光参数，如功率、脉冲宽度和重复频率。这些参数的调整可以影响激光光束与材料相互作用的方式。适当调整这些参数可以控制加工过程，以实现所需的加工粗糙度。

在一优选地实施例中，在步骤S1和步骤S2之间，还包括步骤S11：对加工面进行抛光。具体地，将加工面抛光至粗糙度为A2。

如图2所示，图示结构为工件加工面所需加工形成的示意图。本实施例的激光打标机加工图示结构的具体工艺方法为：

（1）利用车床车工件的外圆，并利用磨床对工件加工磨至工件的所需高度；

（2）CNC将工件的加工面加工至与水平面平行，同时加工出四个弧形凹槽，加工出的凹槽深度为0.03MM；

（3）将工件退磁。如果工件有磁性，在对工件进行激光加工的过程中粉尘会吸附在加工面，对加工出来的表面和尺寸有影响；

（4）将加工面进行抛光工艺，且抛光至粗糙度为A2

（5）将工件放上工作台11上，加工面用马克笔涂上一层。先将放电功率调至最小在涂有马克笔的加工面按照设定程序进行激光打标。检查工件加工面涂的马克笔是否有放电痕迹，有放电的地方涂的马克笔会被打掉，通过被打掉的马克笔所显示的标识和字体以判断加工位置是否准确；如果位置不正确便对其进行调整。

（6）上述步骤确认好后，将加工面上残余的马克笔痕迹擦除，并用调好的参数进行加工。加工时工件的加工面上一定要有流动的火花油。能够防止激光爆伤零件，又可以起到冷确作用，也能将激光放电产生的垃圾带走，避免二次放电影响零件品质。

（7）将加工完成的工件取下来，先清洗干净加工面，再检查尺寸和表面粗糙度，所有尺寸和表面粗糙度均要符合图纸要求。字体清晰，表面没有任何爆伤痕迹。

在另一优选地实施例中，用激光打标机加工火花面的工艺方法还包括利用测试件加工的步骤，该步骤在对工件退磁的步骤之前进行。即根据加工零件的高度尺寸，采用垫块规的方式将测试件高底调整到零件的高度尺寸，根据加工形状的线轮廓编写加工形状，先粗调测试件表面距离激光镜头距离，激光打标方式，各项参数，位置尺寸，先试加工一遍后，将测试件取下来测量表面粗糙度是否符合图纸要求，能过调整镜头高底和放电功率，放电频率来调整表面粗糙度。检查放电一遍的加工深度，用此数据来计算加工0.03MM深需要加工多少遍。位置尺寸也可以测量。

加入测试件加工的步骤是为了更精确的对工件进行加工，首先用测试件打样，防止操作失误而损坏工件。通过测试件将每个步骤都调试好，能够更加准确无误的对工件进行加工。

激光打标机的加工远离时利用激光束在物体表面通过激光烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案和文字。使用本实施例的激光打标机加工火花面，需要解决表面粗糙度问题、激光加工时爆伤问题以及加工精度问题。现具体操作工艺如下：

1、激光打标头13上具有激光镜头，激光打标机说明书上明确要求需要将加工工件的加工面距离激光镜头约110MM距离进行加工，激光打在工件的加工面功率为最强，加工出的表面粗糙度最大。逐渐缩小工件与激光镜头的距离，激光打在工件加工面上的功率慢慢变弱，加工出的表面粗糙度变小。再结合放电频率和放电功率参数，已经实现得出利用激光打标机可以加工出VDI30-VDI18的电火花面的参数。具体加工参数如下：

加工VDI 30表面：加工表面距离激光镜头110MM，放电频率为500HZ，放电功率为50%；

加工VDI 27表面：加工表面距离激光镜头108MM，放电频率为500HZ，放电功率为42%；

加工VDI 24表面：加工表面距离激光镜头108MM，放电频率为450HZ，放电功率为35%；

加工VDI 21表面：加工表面距离激光镜头104MM，放电频率为430HZ，放电功率为31%；

加工VDI 18表面：加工表面距离激光镜头102MM，放电频率为400HZ，放电功率为26%。

2、加工过程中，激光打在工件的加工面上，在激光加工的周围会有轻微的爆伤，出现这种情况的个别工件是不被接收的。于是增加火花油为介质。在工作台增加储油箱141，增加驱动装置142和供油管143，在加工工件时，将供油管143置于工件的上方，打开驱动装置142抽取火花油，经过供油管143将火花油流至工件的加工面上。加工面上有火花油作为介质，激光打在加工面上，能够有效的保护激光加工周围不会被爆伤，效果和火花机是一样的。

3、加工精度问题，对工作台11进行了改造，增加了定位件15。在定位件15放置工件的表面的X方向和Y方向的最边缘处分别设置第一限位凸块151和第二限位凸块152，加工零位设置在第一限位凸块151和第二限位凸块152上。后面工件加工时，只需要将工件推至第一限位凸块151和第二限位凸块152处与其相互抵接，调整好高度和各项加工参数，就能够精准的加工出所需的电火花面。并且加工出的工件尺寸精度可以达到0.01MM。

需要说明的是，在粗糙度中，VDI指的是“视觉暗淡度指标”（Visual DimensionIndex），用于描述表面的粗糙程度。它是通过测量光线在不同切向上的反射情况来确定的。VDI的值越低，表明表面越粗糙。“A”通常用来表示平均粗糙值（Average Roughness）。它是通过测量表面上的不规则起伏高度来确定的，通常以微米（μm）为单位。较高的A值表示表面的起伏较大，而较低的A值表示表面较为光滑。

在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种激光打标机，其特征在于，包括工作台（11）、调节组件（12）、激光打标头（13）和供油组件（14），所述工作台（11）用于承载工件，所述调节组件（12）安装在所述工作台（11）上，所述调节组件（12）用于调节所述激光打标头（13）沿第一方向移动从而靠近或者远离所述工作台（11），所述激光打标头（13）用于对所述工件的加工面进行加工，所述供油组件（14）装有火花油，用于提供火花油至所述工件的加工面。

2.根据权利要求1所述的激光打标机，其特征在于，所述调节组件（12）包括导向柱（121）和滑块（122），所述导向柱（121）固定安装于所述工作台（11），且所述导向柱（121）的长度方向沿所述第一方向设置，所述滑块（122）沿所述第一方向与所述导向柱（121）滑接，所述激光打标头（13）固定安装于所述滑块（122）朝向所述工作台（11）的一侧，所述滑块（122）能够带动所述激光打标头（13）靠近或远离所述工件。

3.根据权利要求2所述的激光打标机，其特征在于，所述激光打标机还包括定位件（15），所述定位件（15）设于所述工作台（11）上，用于供所述工件放置且限定所述工件的起始加工位置。

4.根据权利要求3所述的激光打标机，其特征在于，所述定位件（15）包括第一限位凸块（151）和第二限位凸块（152），所述第一限位凸块（151）和所述第二限位凸块（152）分别位于所述定位件（15）相邻的两侧边，用于限定所述工件的起始加工位置。

5.根据权利要求3所述的激光打标机，其特征在于，所述供油组件（14）包括储油箱（141）、驱动装置（142）和供油管（143），所述储油箱（141）用于供火花油装入，所述供油管（143）具有相对设置的第一管口和第二管口，所述第一管口与所述驱动装置（142）的输出端连接，第二管口靠近所述加工面以向所述加工面提供火花油，所述驱动装置（142）能够驱使火花油从所述储油箱（141）经过所述供油管（143）流至所述加工面。

6.根据权利要求5所述的激光打标机，其特征在于，所述调节组件（12）还包括夹紧件（123），所述夹紧件（123）装置于所述滑块（122），所述供油管（143）远离所述第二管口的部分通过夹紧件（123）与所述滑块（122）固定连接。

7.根据权利要求5所述的激光打标机，其特征在于，所述供油组件（14）还包括回油管（144），所述工作台（11）开设有容纳槽（111），所述定位件（15）置于所述容纳槽（111）内，所述回油管（144）具有第三管口和第四管口，所述第三管口与所述容纳槽（111）相连通，所述第四管口与所述储油箱（141）相连通。

8.一种用激光打标机加工火花面的工艺方法，利用如权利要求1至7所述的激光打标机进行加工，其特征在于，包括步骤：

S1：对工件进行退磁处理；

S2：将工件放在加工台面上，加工面涂上马克笔，激光打标机对工件轮廓进行激光放电，如果马克笔均没有被打掉，则表示工件位置准确，如果工件表面局部马克笔被打掉，则重新定位工件后进行工件位置确认；

S3：供油组件将火花油输送至工件的加工面，激光打标头对工件的加工面进行激光打标。

9.根据权利要求8所述的用激光打标机加工火花面的工艺方法，其特征在于，所述激光打标机通过调整激光打标头和加工面的距离、放电频率和放电参数调节加工面的加工粗糙度。

10.根据权利要求8所述的用激光打标机加工火花面的工艺方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2之间，还包括S11：对加工面进行抛光。