CN117161541A - 一种激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光加工设备，属于激光加工技术领域。所述激光加工设备包括：振镜机构、清洗加工激光器、毛化加工激光器、反射镜以及移动机构；所述清洗加工激光器设置在第一光路中，所述振镜机构设置在所述第一光路的延伸方向上，所述毛化加工激光器设置在第二光路中，所述第一光路的延伸方向与所述第二光路的延伸方向相交，所述反射镜与所述移动机构连接，所述移动机构用于使所述反射镜移动到所述第二光路的延伸方向上，所述反射镜用于将所述第二光路的激光反射到所述振镜机构中。从而避免需要两套设备分别进行激光清洗和激光毛化处理需要往返转运、安装定位，从而提高生产处理效率，降低生产周期。

Description

一种激光加工设备

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工设备。

背景技术

激光能量密度高、方向性强，用途非常广泛。随着激光及相关技术的发展和应用，激光技术被应用于工业生产、科技探测、军事等方面，尤其是激光清洗技术和激光毛化技术在工业生产中获得广泛应用。

但是，在现有的工业生产中，激光清洗处理和激光毛化处理一般需要使用两套不同设备，这就造成了需要将被处理工件在这两套不同的设备之间转运往返，然后再对工件再进行相应的安装、定位，如果工件重量、体积大，则前述操作更为复杂不便，造成工件生产处理效率低、生产周期长。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种激光加工设备以解决上述问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种激光加工设备，包括：振镜机构、清洗加工激光器、毛化加工激光器、反射镜以及移动机构；

所述清洗加工激光器设置在第一光路中，所述振镜机构设置在所述第一光路的延伸方向上，

所述毛化加工激光器设置在第二光路中，所述第一光路的延伸方向与所述第二光路的延伸方向相交，

所述反射镜与所述移动机构连接，所述移动机构用于使所述反射镜移动到所述第二光路的延伸方向上，

所述反射镜用于将所述第二光路的激光反射到所述振镜机构中。

在一个可选的实施例中，所述移动机构包括支撑结构和移动臂，所述移动臂与所述反射镜连接，所述移动臂安装在所述支撑结构内，所述支撑结构靠近所述第二光路的延伸方向设置，所述移动臂适于相对所述支撑结构往复移动。

在一个可选的实施例中，所述移动机构还包括电驱动装置，所述支撑结构与所述电驱动装置固定，所述电驱动装置与所述移动臂传动连接，

所述的激光加工设备还包括第一控制器，所述清洗加工激光器、所述毛化加工激光器和所述电驱动装置分别与所述第一控制器连接。

在一个可选的实施例中，所述移动机构还包括显示机构和固定机构，所述支撑结构和所述移动臂分别与所述显示机构连接，所述显示机构用于显示所述移动臂相对所述支撑结构移动的预设距离；

所述支撑结构和所述移动臂分别与所述固定机构连接，

所述固定机构用于使所述移动臂相对所述支撑结构固定在任意指定的位置处。

在一个可选的实施例中，所述的激光加工设备还包括基座，所述振镜机构、所述清洗加工激光器、所述毛化加工激光器和所述反射镜以及所述移动机构均设置在所述基座上。

在一个可选的实施例中，所述反射镜用于使所述第二光路的激光经过反射后沿着所述第一光路的延伸方向射向所述振镜机构。

在一个可选的实施例中，所述振镜机构包括有X轴振镜和Y轴振镜，所述X轴振镜为平面镜绕第一转轴旋转，所述Y轴振镜为平面镜绕第二转轴旋转，

所述X轴振镜和所述Y轴振镜用于控制调节所述第一光路的延伸方向射来的激光照射到工作台的位置。

在一个可选的实施例中，所述X轴振镜为多个，所述Y轴振镜为多个，多个所述X轴振镜和多个所述Y轴振镜用于使所述第一光路的激光分散为多个激光并控制调节其射向工作台的位置。

在一个可选的实施例中，所述振镜机构可只包括X轴振镜或Y轴振镜，以在工作表面形成线性光或面性光。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明将清洗加工激光器和毛化加工激光器集成在同一个激光加工设备中，只需要将工件安装定位在工作台上，然后通过操纵移动机构使反射镜远离第二光路，再使第一光路的激光经过清洗加工激光器和振镜机构之后照射到工作台上，并且第二光路的激光停止照射，从而对工作台上的被处理工件表面进行激光清洗；当该操作结束之后需要进行激光毛化处理的时候，只需要使第一光路停止发射激光，然后通过控制移动机构使反射镜移动到第二光路的延伸方向上，并使激光沿着第二光路依次经过毛化加工激光器后，由反射镜反射进入振镜机构然后照射到工作台上，对被处理工件进行激光毛化。并且在此过程中，经过振镜机构处理后将第一光路和第二光路的激光都射向工作台上，保证第一光路的激光和第二光路的激光都能准确的照射到工作台的被处理工件上，保证激光清洗和激光毛化的转换准确性，从而避免需要两套设备分别进行激光清洗和激光毛化处理，而导致被处理工件需要在激光清洗和激光毛化两套不同的设备之间往返转运、安装定位，从而提高生产处理效率，降低生产周期。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的所述激光加工设备的清洗加工激光器工作的示意性结构图；

图2是本发明具体实施方式的所述激光加工设备的毛化加工激光器工作的示意性结构图；

图3是本发明具体实施方式的所述激光加工设备在激光清洗和激光毛化之间切换时的示意性结构图；

图4是本发明具体实施方式的第一光路的激光分散为第一激光至第三激光的分散过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的区域。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的区域。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

对于不涉及本发明改进点的已有部件，将简单介绍或者不介绍，而重点介绍相对于现有技术做出改进的组成部件。

参见图1至图3，本实施例提供了一种激光加工设备，包括：振镜机构100、清洗加工激光器200、毛化加工激光器300、反射镜400以及移动机构500；

清洗加工激光器200设置在第一光路710中，振镜机构100设置在第一光路710的延伸方向上，

毛化加工激光器300设置在第二光路720中，第一光路710的延伸方向与第二光路720的延伸方向相交，

反射镜400与移动机构500连接，移动机构500用于使反射镜400移动到第二光路720的延伸方向上。

反射镜400用于将第二光路720的激光反射到振镜机构100中。

需要说明的是，这里的清洗加工激光器200在对工件表面进行激光清洗时，射出的激光束照射到需要清洗的工件表面，工件上附着的污物(如氧化物、锈迹等)吸收激光能量后，会产生振动、熔化、燃烧，甚至气化等一系列复杂的物理化学过程，最终使污物脱离工件表面，从而达到对工件表面进行清洗的效果，并且激光清洗不会损坏材料本身。

另外，这里的第一光路710和第二光路720的激光可以是清洗加工激光器200和毛化加工激光器300作为两个激光光源分别发射出的；或者，第一光路710和第二光路720的激光也可以是同一个激光光源发出的，并且第一光路710和第二光路720的激光分别经过清洗加工激光器200和毛化加工激光器300。

另外，本发明的激光加工设备可以用于对装备制造业的相关产品进行激光处理，例如涡轮、叶片等。

另外，在工作台600附近可以配套设置有侧吹装置，在毛化加工激光器300对工作台600上的被处理工件进行照射的时候，侧吹装置对激光照射点处的微小熔池施于设定压力和流量的辅助气体，使该微小熔池中的熔融物按指定要求尽量堆积到融池边缘形成圆弧形凸台，从而满足激光毛化的相应后续操作要求及标准。

另外，这里的清洗加工激光器200和毛化加工激光器300设置的位置可以对调，也就是可以将清洗加工激光器200设置在第二光路720中，而将毛化加工激光器300设置在第一光路710中，这使得既可以先进行激光清洗而后再进行激光毛化；也可以先进行激光毛化而后再进行激光清洗。

本发明将清洗加工激光器200和毛化加工激光器300集成在同一个激光加工设备中，只需要将工件安装定位在工作台600上，在由激光毛化切换为激光清洗的时候，通过操纵移动机构500使反射镜400远离第二光路720，再使第一光路710的激光经过清洗加工激光器200和振镜机构100之后照射到工作台600上，并且第二光路720的激光停止照射，从而对工作台600上的被处理工件表面进行激光清洗；反之，在由激光清洗切换为激光毛化的时候，只需要使第一光路710停止发射激光，然后通过控制移动机构500使反射镜400移动到第二光路720的延伸方向上，并使激光沿着第二光路720依次经过毛化加工激光器300后到达反射镜400处，由反射镜400反射进入振镜机构100后照射到工作台600上，对被处理工件进行激光毛化。并且在此过程中，经过振镜机构100处理后将第一光路710和第二光路720的激光都射向工作台600上，保证第一光路710的激光和第二光路720的激光都能准确的照射到工作台600的被处理工件上，保证激光清洗和激光毛化的转换准确性，从而避免需要两套设备分别进行激光清洗和激光毛化处理，而导致被处理工件需要在激光清洗和激光毛化两套不同的设备之间往返转运、安装定位，从而提高生产处理效率，降低生产周期。

参见图1至图3，在一个可选的实施例中，移动机构500包括支撑结构510和移动臂520，移动臂520与反射镜400连接，移动臂520安装在支撑结构510内，支撑结构510靠近第二光路720的延伸方向设置，移动臂520适于相对支撑结构510往复移动。

通过推动移动臂520使得反射镜400跟随移动臂520移动到振镜机构100旁边，以使激光沿着第二光路720经过毛化加工激光器300后到达反射镜400，并经反射镜400反射后进入振镜机构100；相反，通过拉动移动臂520，使反射镜400远离第二光路720的延伸方向，也就是远离第二光路720，从而使第一光路710的激光从清洗加工激光器200向振镜机构100发射，实现激光清洗与激光毛化相互转换。

附图未示出，在一个可选的实施例中，移动机构500还包括电驱动装置，支撑结构510与电驱动装置固定，电驱动装置与移动臂520传动连接，

该激光加工设备还包括第一控制器，清洗加工激光器200、毛化加工激光器300和电驱动装置分别与第一控制器连接。

这里的电驱动装置可以是第一驱动电机，还可以是电动推杆，其驱动端与移动臂520连接，其外壳与支撑结构510固定。

通过清洗加工激光器200、毛化加工激光器300和电驱动装置分别与第一控制器连接，实现清洗加工激光器200和毛化加工激光器300之间自动切换。

在这里，第一光路710的激光可以是由清洗加工激光器200发出的，而第二光路720的激光是由毛化加工激光器300发出的。

在进行激光清洗切换为激光毛化的过程中，通过第一控制器控制，使清洗加工激光器200停止沿着第一光路710发射激光，然后第一控制器控制电驱动装置驱动移动臂520移动，从而使反射镜400设置在第二光路720的延伸方向上，最后第一控制器控制毛化加工激光器300沿着第二光路720发射激光并射到反射镜400上，经过反射镜400反射到振镜机构100，第二光路720的激光经过振镜机构100后照射在工作台600上的被处理工件上，从而实现激光清洗与激光毛化的全自动化切换。

附图未示出，在一个可选的实施例中，移动机构500还包括固定机构和显示机构，支撑结构510和移动臂520分别与显示机构连接，显示机构用于显示移动臂520相对支撑结构510移动的预设距离。

支撑结构510和移动臂520分别与固定机构连接，固定机构用于使移动臂520相对支撑结构510固定在任意指定位置处。从而实现定机构将移动臂固定在移动臂相对支撑结构移动的预设距离对应的位置处。

这里的预设距离可以是人为设定的，例如只需要将移动臂520相对支撑结构510移动3厘米便可以使反射镜400移动到第二光路720上，则该预设距离便是3厘米，当移动臂520相对支撑结构510移动3厘米后，使用固定机构将移动臂520固定，防止移动臂520相对支撑结构510移动。

这里的显示机构可以是两个不同的刻度尺，该两个刻度尺一一对应的与支撑结构510和移动臂520连接，这两个刻度尺相对设置，从而在移动臂520相对支撑结构510移动时，可以通过查看两个刻度尺相对移动的距离查看移动臂520相对支撑结构510的移动距离。

另外，这里的显示机构还可以是包括显示屏和位移传感器装置的数字显示设备，将位移传感器装置的基准部件和测距部件分别安装在支撑结构510和移动臂520上，然后将位移传感器装置的信号输出端与显示屏连接，通过显示屏显示移动臂520相对支撑结构510的移动距离。

当然，显示机构还可以采用其他装置，只要显示机构可以实现显示移动臂520相对支撑结构510的移动距离即可。

另外，这里的固定机构可以是安装在移动臂520上的紧定螺钉，当移动臂520相对支撑结构510移动到指定位置后，通过紧定螺钉旋转，使其螺纹端穿过并伸出移动臂520，使紧定螺钉的螺纹端紧紧顶住支撑结构510，从而使移动臂520相对支撑结构510固定在任意指定位置处。

当然这里的固定机构还可以是蜗轮蜗杆机构，其中的蜗轮与支撑结构510连接，蜗杆与移动臂520连接，通过蜗轮转动使蜗杆带动移动臂520移动，并在蜗轮蜗杆机构停止移动的时候，利用蜗轮蜗杆机构自身的自锁性能，防止移动臂520相对支撑结构510移动，从而使移动臂520相对支撑结构510固定在任意指定位置处。

这样，在采用人工推动移动臂520移动过程中，利用显示机构准确获得移动臂520相对支撑结构510的移动距离，同时在反射镜400移动到第二光路720的延伸方向上之后，利用固定机构使移动臂520相对支撑结构510固定在任意指定位置处，从而满足手动控制移动臂520的情况下，对反射镜400位置调节和固定的要求。

参见图1至图3，在一个可选的实施例中，反射镜400用于使第二光路720的激光经过反射后沿着第一光路710的延伸方向射向振镜机构100。

由于激光清洗和激光毛化往往用于高精密处理，通过反射镜400使第二光路720的激光经过反射后沿着第一光路710的延伸方向射向振镜机构100，以使第二光路720的激光经过毛化加工激光器300和反射镜400反射后进入第一光路710，保证毛化加工激光器300与清洗加工激光器200相互切换后，均按照第一光路710将激光照射到振镜机构100处，从而保证毛化加工激光器300与清洗加工激光器200相互切换后，相对工作台600的定位仍然准确，提高激光清洗与激光毛化复合的精确性。避免激光毛化与激光清洗采用不同的光路，而造成两个光路对工作台600表面照射的位置不同而产生偏差，并且也减少使用光路修正机构对两个光路偏差进行修正，使本发明的激光复合方式简单，从而使该激光加工设备结构简单。

附图未示出，在一个可选的实施例中，该激光加工设备还包括基座，振镜机构100、清洗加工激光器200、毛化加工激光器300和反射镜400以及移动机构500均设置在基座上。

参见图1至图3，在一个可选的实施例中，所述振镜机构100包括有X轴振镜110和Y轴振镜120，所述X轴振镜110为平面镜绕第一转轴旋转，所述Y轴振镜120为平面镜绕第二转轴旋转，

所述X轴振镜110和所述Y轴振镜120用于控制调节所述第一光路710的延伸方向射来的激光照射到工作台600的位置。

这里的X轴振镜110和Y轴振镜120可以是由光学扫描头、电子驱动放大器和光学反射镜400片组成。计算机提供的信号通过驱动相应的放大电路驱动光学扫描头转动,从而在X-Y平面控制激光束的偏转。实现利用X轴振镜110和Y轴振镜120对射入振镜机构100内的激光光路的调节。

参见图1至图4，在一个可选的实施例中，所述X轴振镜110为多个，所述Y轴振镜120为多个，多个所述X轴振镜110和多个所述Y轴振镜120用于使所述第一光路710的激光分散为多个激光并控制调节其射向工作台600的位置。

附图未示出，在一个可选的实施例中，所述振镜机构100可只包括X轴振镜110或Y轴振镜120，以在工作表面形成线性光或面性光。

以使第一光路710的激光经过振镜机构100后变为线性光或面性光照射在工作台600上。

激光清洗往往需要面性光，以扩大激光清洗表面；而激光毛化一般需要线性光。因此通过在振镜机构100内仅设置X轴振镜110或Y轴振镜120的情况下，激光经过振镜机构100后变为线性光或面性光照射在工作台600或被处理工件上，从而满足激光清洗或激光毛化的使用需求。

例如，第一光路710的激光经过X轴振镜110或Y轴振镜120后变为面性光，用于激光清洗表面积大的被处理工件。

再例如，第一光路710的激光经过X轴振镜110或Y轴振镜120后变为线性光，用于激光毛化被处理工件。

从而利用多个X轴振镜和多个Y轴振镜可拆卸安装在振镜机构100内，实现根据使用的多种需要变换振镜机构100内的X轴振镜和Y轴振镜的数量，从而使第一光路710的激光经过振镜机构100后可以变为线性光、面性光或多束光。

这里的多个X轴振镜和多个Y轴振镜可拆卸安装在振镜机构100内，利用多个X轴振镜和多个Y轴振镜可拆卸安装在振镜机构100内；一方面，使得振镜机构100既可以仅仅设置一个X轴振镜或一个Y轴振镜，使第一光路710的激光经过振镜机构100后变为线性光或面性光照射在工作台600上；另一方面，可以将多个X轴振镜和多个Y轴振镜可拆卸安装在振镜机构100内，使第一光路710的激光分散为多束激光射向工作台上，从而扩大激光毛化或激光清洗的处理范围，提升激光毛化或激光清洗在单位时间内的处理效率。

具体地，参见图4，可以是三个X轴振镜和三个Y轴振镜，三个X轴振镜110沿着第一光路710依次布置；

第一X轴振镜111布置为30％分光镜，即通过此分光镜后将第一光路710激光的30％(简称第一激光711)反射至聚焦镜114聚焦后射向第一Y轴振镜121，而第一光路710的激光的70％透过第一X轴振镜111(简称第四激光714)射向第二X轴振镜112，第二X轴振镜112布置为50％分光镜，即通过此分光镜后将第四激光714的50％(简称第二激光712)反射至聚焦镜114聚焦后射向第二Y轴振镜122，而第四激光714的50％(简称第五激光722)透过第二X轴振镜112射向第三X轴振镜113，第三X轴振镜113布置为100％分光镜即通过此分光镜后将第三激光713反射至聚焦镜114聚焦后射向第三Y轴振镜123。第一Y轴振镜121至第三Y轴振镜123可以分别实时绕第二转轴旋转以形成分散光束。即采用三个X轴振镜配合可将第一光路710激光进行分光，分散成能量近似均匀地所束激光，并分别再通过相应Y轴振镜进行相应方向的调整后照射到工作表面。以此种方式，通过三个X轴振镜和三个Y轴振镜的配合，在工作台上形成矩阵光落点区域，从而使第一激光711、第二激光712及第三激光713对工作台同时进行激光清洗或激光毛化处理。提升激光毛化或激光清洗在单位时间内的处理效率。

另外，考虑到激光清洗相较于激光毛化更为常用，因此将清洗加工激光器200设置在第一光路710中，而反射镜400处于收起状态，从而在正常情况下只由清洗加工激光器200对被处理工件进行激光清洗。而在需要进行激光毛化的时候，再将第一光路710的激光切换为第二光路720的激光，实现激光清洗切换为激光毛化。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和区域的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护区域之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求区域和边界、或者这种区域和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种激光加工设备，其特征在于，包括：振镜机构、清洗加工激光器、毛化加工激光器、反射镜以及移动机构；

所述清洗加工激光器设置在第一光路中，所述振镜机构设置在所述第一光路的延伸方向上，

所述毛化加工激光器设置在第二光路中，所述第一光路的延伸方向与所述第二光路的延伸方向相交，

所述反射镜与所述移动机构连接，所述移动机构用于使所述反射镜移动到所述第二光路的延伸方向上，

所述反射镜用于将所述第二光路的激光反射到所述振镜机构中。

2.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述移动机构包括支撑结构和移动臂，所述移动臂与所述反射镜连接，所述移动臂安装在所述支撑结构内，所述支撑结构靠近所述第二光路的延伸方向设置，所述移动臂适于相对所述支撑结构往复移动。

3.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，所述移动机构还包括电驱动装置，所述支撑结构与所述电驱动装置固定，所述电驱动装置与所述移动臂传动连接，

所述的激光加工设备还包括第一控制器，所述清洗加工激光器、所述毛化加工激光器和所述电驱动装置分别与所述第一控制器连接。

4.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，所述移动机构还包括显示机构，所述支撑结构和所述移动臂分别与所述显示机构连接，所述显示机构用于显示所述移动臂相对所述支撑结构移动的预设距离。

5.根据权利要求4所述的激光加工设备，其特征在于，所述移动机构还包括固定机构，所述支撑结构和所述移动臂分别与所述固定机构连接，

所述固定机构用于使所述移动臂相对所述支撑结构固定在任意指定的位置处。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光加工设备，其特征在于，

所述反射镜用于使所述第二光路的激光经过反射后沿着所述第一光路的延伸方向射向所述振镜机构。

7.根据权利要求6所述的激光加工设备，其特征在于，所述振镜机构包括有X轴振镜和Y轴振镜，所述X轴振镜为平面镜绕第一转轴旋转，所述Y轴振镜为平面镜绕第二转轴旋转，

所述X轴振镜和所述Y轴振镜用于控制调节所述第一光路的延伸方向射来的激光照射到工作台的位置。

8.根据权利要求7所述的激光加工设备，其特征在于，所述X轴振镜为多个，所述Y轴振镜为多个，多个所述X轴振镜和多个所述Y轴振镜用于使所述第一光路的激光分散为多个激光并控制调节其射向工作台的位置。

9.根据权利要求8所述的激光加工设备，其特征在于，所述振镜机构可只包括X轴振镜或Y轴振镜，以在工作表面形成线性光或面性光。