CN117300406A - 一种双激光头打孔装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双激光头打孔装置，包括旋转台组件、滚珠丝杆台传动机构、控制系统和激光头装置；所述旋转台组件包括支撑架、第一旋转台支架和第一旋转台；所述支撑架一端安装在装置底座上，所述支撑架另一端与第一旋转台支架连接；所述第一旋转台安装在所述第一旋转台支架下方；所述滚珠丝杆台传动机构安装在所述第一旋转台下方；所述滚珠丝杆台传动机构上安装两个可相向移动的激光头装置，用于对装置底座上的工件打孔；所述控制系统用于控制激光头装置、旋转台组件和滚珠丝杆台传动机构工作；本发明通过设置可相向移动的两个激光头装置，同时激光头加工位置及加工角度也可以做出相应调整，可以尽可能的打出符合要求的各种异形孔。

Description

一种双激光头打孔装置及方法

技术领域

本发明涉及激光打孔技术领域，具体涉及到一种双激光头打孔装置及方法。

背景技术

激光打孔是激光加工应用领域之一，高能激光光束通过受控光路烧灼工件表面使材料汽化蒸发形成孔洞，在工业生产上有着非常广泛的应用。激光可以在纺织面料、皮革制品、纸制品、金属制品、塑料制品上进行打孔切割等操作。随着激光打孔在航空航天、兵器、电子行业的深度应用，对激光打孔质量的要求也越来越高。

激光束在空间和时间上高度集中，利用透镜聚焦，可以将光斑直径缩小到微米级从而获得10⁵-10¹⁵W/cm²的激光功率密度。激光打孔速度快，效率高，经济效益好。由于激光打孔是利用功率密度为l0⁷-10⁹W/cm²的高能激光束对材料进行瞬时作用，作用时间只有10^-5-10^-3秒，因此激光打孔速度非常快。将高效能激光器与高精度的机床及控制系统配合，通过微处理机进行程序控制，可以实现高效率打孔。在不同的工件上激光打孔与电火花打孔及机械钻孔相比，效率提高l0-1000倍。

在实际的激光微细打孔过程中，材料性能和工艺参数的不确定性变化会影响生产的稳定性，出现零件孔型形貌、孔径不一和表面凸起不平等质量问题。

对于孔径过小的孔来说(比如说0.5mm以内)，运动机构的精度要求非常高,使得激光打孔机构的成本很高，且孔的圆度也往往仍不够理想；对于导热各向异性的材料而言，脉冲单点钻孔和切孔的焦斑都是高斯能量分布，使得热影响区在不同方向上大小不一致，直接影响了孔的圆度和孔边质量，易产生热应力变形；脉冲单点钻孔和切孔的高脉冲能量全部、同时作用在同一方向上大小不一致，直接影响了孔的圆度和孔边质量，易产生热应力变形；脉冲单点钻孔和切孔的高脉冲能量全部、同时作用在同一位置，造成剧烈的熔化、汽化和等离子体现象，大量激光能量被浪费在多余的熔化、汽化和等离子体吸收中，热影响区增大，打孔质量提升困难。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种双激光头打孔装置及方法，将两个激光头同时作用于工件，打出所需孔的大致形状。调整双激光头的功率，利用测距激光头准确定位孔内壁、锥度不合格处，改变双激光头的位置角度，对孔进行二次激光作用，同时利用可变磁场约束磨粒流运动，使其对内壁进行抛光、去毛刺，以提高孔内壁质量，去除掉多余部分的材料来改善孔的锥度。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种双激光头打孔装置，包括旋转台组件、滚珠丝杆台传动机构、控制系统和激光头装置；

所述旋转台组件包括支撑架、第一旋转台支架和第一旋转台；所述支撑架一端安装在装置底座上，所述支撑架另一端与第一旋转台支架连接；所述第一旋转台安装在所述第一旋转台支架下方；所述滚珠丝杆台传动机构安装在所述第一旋转台下方；所述滚珠丝杆台传动机构上安装两个可相向移动的激光头装置，用于对装置底座上的工件打孔；

所述控制系统用于控制激光头装置、旋转台组件和滚珠丝杆台传动机构工作。

进一步地，所述滚珠丝杆台传动机构包括导轨平台、支撑端、旋转平台、丝杆和导轨滑块；所述导轨平台安装在所述滚珠丝杆台传动机构的底座上；所述丝杆两端设有支撑端；所述旋转平台上安装激光头装置；所述丝杆两端与连接台螺纹连接；所述导轨滑块与所述导轨平台滑动连接，所述连接台安装在所述旋转平台和所述导轨滑块之间；两个所述激光头装置分别安装在丝杆两侧的旋转平台上，旋转平台上设有转动装置用于驱动激光头装置转动；所述丝杆一端与传动机构连接，用于驱动两个激光头装置相向运动。

进一步地，所述丝杆以中点为分界点，中点两侧螺纹为正反螺纹。

进一步地，所述激光头装置包括激光头旋转盘、激光头旋转轴和第三电机，所述激光头旋转盘安装在所述旋转平台上，所述激光头旋转轴将激光头与激光头支架连接，所述第三电机安装在所述激光头支架一侧；所述第三电机驱动所述激光头旋转轴旋转，用于调节激光头旋转角度。

进一步地，在所述第一旋转台下方设有升降台，所述升降台上设有磨粒流装置，所述升降台通升降电机的作用带动所述磨粒流装置上下移动。

进一步地，所述磨粒流装置包括伸缩管道、喷嘴旋转盘、第一电机和喷嘴旋转轴，所述伸缩管道用于连接喷嘴和流体通道，所述喷嘴旋转盘和喷嘴旋转轴在第一电机的驱动下调节喷嘴工作位置；所述喷嘴将磨粒流喷射到孔内，磨粒流在磁场发生器产生的磁场力作用下发生偏转，沿孔内壁做圆周运动，对孔的内壁面进行加工。

进一步地，在所述第一旋转台下方还设有与所述滚珠丝杆台传动机构平行的移动导轨，在所述移动导轨上安装测距激光头装置，用于检测初始状态的孔形的锥度，所述测距激光头装置在导轨电机的驱动下可沿所述移动导轨左右移动。

进一步地，所述测距激光头装置包括测距头旋转盘、第二电机和测距激光头旋转轴，所述测距头旋转盘与移动导轨连接，所述测距激光头旋转轴将测距激光头与测距激光头支架连接，所述第二电机安装在所述测距激光头支架一侧，所述第二电机驱动所述测距激光头旋转轴旋转，用于调节测距激光头的旋转角度。

进一步地，所述磨粒流装置还包括压力罩和回收管道；所述回收管道两端分别连接压力罩和流体通道，所述流体通道、压力罩和回收管道构成闭环回路，用于磨粒流的回收与输送。

一种双激光头打孔装置的加工方法，包括如下步骤：

控制两个激光头装置以第一功率在加工工件表面加工初始状态的孔形；

利用测距激光头装置对初始状态的孔形的锥度进行检测，所述控制系统将检测的初始状态的孔形锥度与设定值比较，确定超出设定值的锥面的锥角和超出设定值锥面的起始位置；

调整任一个激光头装置的偏转角度，使所述激光头装置对准超出设定值的锥面；激光头装置使用低于第一功率根据锥面的起始位置加工超出设定值的锥面，直至其锥度小于设定值；

通过视觉传感器识别加工工件表面的孔壁面，当检测存在毛刺或不平整的表面时，将加工工件移动至磨粒流喷嘴的下方，将压力罩覆盖在加工工件上方；磨粒流喷嘴向孔壁面喷射磨粒流，磁场发生器产生的磁场使磨粒流在磁场力作用下产生偏转，使磨粒流沿着孔内壁做圆周运动，对孔的内壁面进行加工。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的双激光头打孔装置及方法，通过将激光头安装在打孔装置两侧，用导轨连接，激光头可以沿导轨方向左右移动，双激光头可以同时使用两个激光束进行打孔，与单激光头相比，可以在同一时间内完成更多的打孔任务，提高生产效率。

2.本发明所述的双激光头打孔装置及方法，可以通过将激光头旋转一定角度，使激光打在孔内壁的不同位置，可以更好地控制和定位打孔位置，提供更精确的孔洞大小和形状，打出内壁质量更高的孔。

3.本发明所述的双激光头打孔装置及方法，通过设置磨粒流装置，对孔内壁进行抛光和去毛刺，使得加工的孔具有高度表面光洁度和加工精度。

4.本发明所述的双激光头打孔装置及方法，通过利用磁场约束磨粒流可以很好地控制流体的流向和速度，准确作用于孔内壁，磁场可以随着所打孔的形状改变大小和方向，适用于各种形状的孔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述双激光头打孔装置结构示意图；

图2为本发明所述滚珠丝杆台传动机构的结构示意图；

图3为本发明所述激光头装置结构示意图；

图4为本发明所述磨粒流装置结构示意图；

图5为本发明所述测距激光头装置结构示意图；

图6为本发明所述双激光头打孔装置打圆孔时局部放大图；

图7为本发明所述激光头作用于孔锥度不合格区域时的剖面图；

图8为本发明所述消除锥度过程中激光头装置位置剖面图；

图9为本发明所述消除孔锥度后的激光头位置示意图；

图10为本发明所述打正六边形孔的示意图，其中图10-1为正六边形孔主视图，图10-2为正六边形孔剖视图；

图11为本发明所述打沉孔的示意图，；

图12为本发明所述打方形孔的示意图，其中图12-1为方形孔主视图，图12-2为方形孔剖视图；

图13为本发明所述磨粒流作用于孔时装置局部示意图；

图14为本发明所述打圆孔时磁场作用下磨粒受力示意图；

图15为本发明所述打方孔时磁场作用下磨粒受力示意图；

图16为本发明所述测距激光头工作原理图；

图17为本发明所述打孔方法流程图。

图中：

1-装置底座；2-视觉传感器；3-支撑架；4-第一旋转台支架；5-第一旋转台；6-滚珠丝杆台传动机构；7-电机装置；8-联轴器装置；9-控制电脑；10-激光头装置；11-加工工件；12-升降台；13-磨粒流装置；14-测距激光头装置；15-移动导轨；16-压力罩；17-密封圈；18-回收管道；1-1-磁场发生器；1-2-可调交流电源；1-3-导线；6-1-导轨平台；6-2-支撑端；6-3-旋转平台；6-4-丝杆；6-5-连接台；6-6-导轨滑块；10-1-激光头；10-2-激光头支架；10-3-激光头旋转轴；10-4-6毫米连接螺钉；10-5-激光头旋转盘；10-6-第三电机；12-1-升降电机；13-1-喷嘴；13-2-喷嘴支架；13-3-伸缩管道；13-4-喷嘴旋转盘；13-5-流体通道；13-6-第一电机；13-7-喷嘴旋转轴；14-1-测距激光头；14-2-测距激光头头支架；14-3-测距激光头头旋转盘；14-4-第二电机；14-5-测距激光头旋转轴；15-1-导轨电机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明所述的双激光头打孔装置，包括旋转台组件、滚珠丝杆台传动机构6、控制电脑9、激光头装置10、磨粒流装置13和测距激光头装置14；

所述旋转台组件包括支撑架3、第一旋转台支架4和第一旋转台5；所述支撑架3有若干根，所述若干根支撑架3一端安装在的装置底座1上，在本装置中，所述支撑架另一端与第一旋转台支架4用螺钉固定连接；所述第一旋转台支架4与装置底座1平行安装；所述第一旋转台5安装在所述第一旋转台支架4下方，在第一旋转台5和第一旋转台支架4之间设有旋转装置，所述第一旋转台5可实现360°转动；在所述第一旋转台5下方安装滚珠丝杆台传动机构6，所述滚珠丝杆台传动机构上安装两个可相向移动的激光头装置10，所述滚珠丝杆台传动机构6一端与联轴器8连接，在装置底座1一端设有控制电脑9，所述控制电脑9通过改变不同参数控制激光头装置10、旋转台组件和滚珠丝杆台传动机构6工作。

如图2所示，所述滚珠丝杆台传动机构6包括导轨平台6-1、支撑端6-2、旋转平台6-3、丝杆6-4、连接台6-5和导轨滑块6-6；所述丝杆6-4两端均设有支撑端6-2，所述导轨平台6-1安装在所述滚珠丝杆台传动机构6底座上，所述导轨滑块6-6与所述导轨平台6-1滑动连接，所述导轨平台6-1与所述丝杆6-4平行；所述导轨滑块6-6可以在导轨平台6-1上左右移动；所述连接台6-5固定安装在导轨滑块6-6和旋转平台6-3之间，所述连接台6-5、导轨滑块6-6和旋转平台6-3形成整体结构，无法实现相对运动，只可以作为整体沿导轨平台6-1做直线运动；所述激光头装置10安装在旋转平台6-3上；所述旋转平台6-3上设有转动轴，在电机的驱动下转动轴转动，带动与旋转平台6-3接触的激光头旋转盘10-5转动；所述连接台6-5与所述丝杆6-4螺纹连接，如图6所示，所述丝杆6-4以中点为分界点，中点两侧的螺纹互为反向螺纹,即丝杆6-4的螺纹为正反螺纹，当电机装置7启动后会驱动联轴器装置8转动，联轴器装置8带动丝杆6-4转动，在所述丝杆6-4转动的同时，位于两侧的连接台6-5会带着导轨滑块6-6和安装在旋转平台6-3上的激光头装置10一起向丝杆6-4中间运动，通过所述导轨滑块6-6与导轨平台6-1的配合，会使整体装置的运动更加平滑、稳定。

所述激光头装置10安装在所述滚珠丝杆台传动机构6的旋转平台6-3上，如图3所示，所述激光头装置10的激光头10-1为圆锥状，所述激光头10-1通过激光头旋转轴10-3与激光头支架10-2连接，在所述激光头支架10-2的一端设有第三电机10-6，用于驱动所述激光头旋转轴10-3旋转，从而带动激光头10-1旋转一定角度；所述激光头支架10-2通过若干6mm连接螺钉10-4固定在激光头旋转盘10-5一端，所述激光头旋转盘10-5另一端与所述旋转平台6-3接触，在所述激光头旋转盘10-5和所述旋转平台6-3之间设有转动轴，所述转动装置用于在电机的驱动下带动所述激光头旋转盘10-5紧贴所述旋转平台6-3表面360°旋转，在所述第一旋转台5、激光头旋转盘10-5和激光头旋转轴10-3和电机的共同作用下，可实现激光头10-1尽可能的从各个方位对工件进行打孔工作。

所述磨粒流装置13安装在所述第一旋转台5下方的升降台12上，所述升降台12不与所述滚珠丝杆台传动机构6接触，在所述升降台12上设有升降电机12-1，所述升降电机12-1用于驱动所述升降台12带动所述磨粒流装置13做上下直线运动，使得磨粒流装置13在一个合适的高度向孔内释放磨粒流。

如图4所示，所述磨粒流装置13包括喷嘴13-1、喷嘴支架13-2、伸缩管道13-3、喷嘴旋转盘13-4、流体通道13-5、第一电机13-6和喷嘴旋转轴13-7；所述喷嘴13-1与喷嘴支架13-2通过喷嘴旋转轴13-7连接，所述喷嘴支架13-2一侧设有第一电机13-6用于驱动喷嘴旋转轴13-7旋转，通过所述喷嘴旋转轴13-7的旋转带动所述喷嘴13-1转动一定角度；所述喷嘴支架13-2与所述喷嘴旋转盘13-4固定连接，所述喷嘴旋转盘13-4可360°旋转，在所述升降台12、喷嘴旋转盘13-4和喷嘴旋转轴13-7的共同作用下，可以使得喷嘴13-1以最合适的高度和角度向孔内释放磨粒流；所述伸缩管道13-3两端分别与喷嘴13-1和流体通道13-5连接，所述伸缩管道13-3用于将储存在流体通道13-5内的磨粒流输送到喷嘴13-1，由喷嘴13-1将磨粒流喷射到需要抛光的孔内，在工作台下方设有磁场发生器1-1，通过导线1-3将所述磁场发生器1-1和可变交流电源1-2连接，磁场的大小可以通过改变电流大小、电流方向以及通电线圈匝数等控制，位于孔内的磨粒流会受到磁场力的影响，在孔内发生偏转，沿孔内壁做圆周运动，在运动过程中对孔内壁进行抛光、去毛刺等精密加工。

如图13所示，在所述磨粒流装置13在对孔进行精密加工时，用压力罩16将加工工件11完全遮盖，在所述压力罩16与所述磨粒流装置13接触位置设有密封圈17，确保压力罩16内完全密封；回收管道18的两端分别与压力罩16和流体通道15连接，所述流体通道15、压力罩16、回收管道18构成封闭回路，所述回收管道18用于将压力罩16内的磨粒流回收并输送到流体通道15内。

在所述第一旋转台5下方还设有与所述滚珠丝杆台传动机构6相平行的移动导轨15，所述测距激光头装置14安装在所述移动导轨15上，在导轨电机15-1的驱动下，所述测距激光头装置14可沿所述移动导轨15左右移动。

如图5所示，所述测距激光头装置14包括测距激光头14-1、测距激光头支架14-2、测距激光头旋转盘14-3、第二电机14-4和测距激光头旋转轴14-5；所述测距激光头14-1整体呈圆柱状，通过测距激光头旋转轴14-5与所述测距激光头支架14-2连接，所述测距激光头支架14-2一侧设有第二电机14-4用于驱动所述测距激光头旋转轴14-5旋转，所述测距激光头旋转盘14-3与移动导轨15之间设有转动机构，所述测距激光头旋转盘14-3既可以沿所述移动导轨15做直线运动，也可以通过转动机构实现360°旋转。

工作过程：

如图17所示，本发明所述的双激光头打孔装置具体工作方法如下：

将激光头装置10移至初始位置，初始位置为所述滚珠丝杆台传动机构6两侧，两侧激光头装置10竖直向下，将加工工件11固定在工作台上，此处可以通过使用夹具、夹持装置或者真空吸盘固定加工工件，根据所需打孔的直径、深度、锥度等将激光头装置10的功率及旋转速度等参数输入控制电脑9，根据控制电脑9发出的信号指令，激光头10扫描加工工件11表面，确认打孔坐标点，在电机装置7的驱动下，激光头装置10在丝杆6-4上移动至相应位置，在激光头旋转盘10-5和激光头旋转轴10-3的共同作用下调整好激光头10-1角度，两个激光头10-1向加工工件11发射高能激光束，在打孔过程中，为满足所需打孔的形状，第一旋转台5、激光头旋转轴10-3和激光头旋转盘10-5也在时时转动，不断改变激光头10-1的位置，通过设置不同参数值以及改变激光头10-1的位置，可以打出各种异形孔，如图10-1和图10-2所示，可以打出正六边形孔；如图11所示，可以打出沉孔；再如图12-1和图12-2所示，还可以打出方形孔。

在激光头10-1完成所需打孔的基本形状后，所述测距激光头装置14对所打孔的锥度进行检测，测距激光头装置14工作原理如图16所示，测距激光头14-1发射出一束激光束照射到所打孔的表面，一部分激光会被孔表面反射回来，当接收器接收到反射回来的激光束后，会记录下收到激光束的时间，根据时间来计算测距激光头14-1与孔表面的距离，当对同一个孔的同一面测出不同距离时，即说明所打孔存在锥度偏差，如图7所示，所打孔上横截面直径远大于下横截面直径，孔壁呈现出由四周向中间倾斜，此时测距激光头装置14记录下锥度超出设定值的锥面以及锥面起始位置并发出修正信号，根据发出的修正信号在控制电脑9输入修正指令，适当增加两个激光头10-1之间的距离以及调节激光头10-1角度，使激光头10-1作用于锥度超出设定值的锥面，进行消除锥度处理，切除凸出的部分；如图8所示，经过消除锥度处理后的孔虽然锥度得到很大的改善，但是仍然存在锥度，则需要继续消除，将激光头10-1向上移至锥面起始点，继续调整激光头10-1角度和功率，由上向下切割孔壁凸出部分，由此重复若干次，直至孔壁锥度完全消除，如图9所示，消除锥度的孔壁截面成长方形，孔壁竖直向下。

当锥度问题消除后，此时圆孔直径、深度以及锥度都符合要求后，打开视觉传感器2对孔内进行细致观测，当检测到有毛刺或表面不平整时，将加工工件11移至磨粒流装置13下方，用压力罩16将孔完全覆盖，在所述磨粒流装置13和压力罩16接触位置设有密封圈17，确保压力罩16内为完全密封状态，通过伸缩管道13-3调节喷嘴高度，通过喷嘴旋转轴13-7调整喷嘴13-1角度，使其与竖直方向成15°夹角向孔内释放一定量的磨粒流，同时磁场发生器1-1开始工作，调节电流大小以此产生一个磁场力大小合适的磁场，如图14所示，在磁感应强度为B的磁场中，磨粒流受到大小为F的偏转力，以速度V沿圆孔内壁做圆周运动，对圆孔的内表面进行抛光、去毛刺等精密加工；再如图15所示，当所打孔为方形时，磨粒流在受磁场力的作用，沿方孔的四周孔壁运动，对方孔内表面进行精密加工。

关闭可调交流电源1-2，磁场发生器1-1停止工作，磨粒流不再沿孔壁做圆周运动，通过视觉传感器2检测孔内壁质量，如果确认孔内各方面质量都符合要求，通过回收管道18将压力罩16内的磨粒流全部回收到流体通道13-5中，拆除压力罩16和回收管道18，将磨粒流装置13移至初始位置，关闭视觉传感器，打孔完成；如果还存在偏差，则需要继续精密加工直至所打孔满足精度要求为止，如果偏差过大，则更换工件重新开始加工。

实施例1：

圆孔在航空发动机上最常见的应用就是热端部件的冷却气膜孔加工，例如高压涡轮导向叶片的气膜孔(含叶身、盖板及冷气导管)、头部转阶段、火焰筒冷却孔等。随着冷却孔的冷却效率提升，打孔的精度要求、内壁质量要求也在不断提高；为更好的说明本发明所述的双激光头打孔装置的方法，以打直径为1mm圆孔为例，步骤如下：

S01：打孔过程前，如图1所示，将加工工件11放置在下方底座上，使用夹具、夹持装置或真空吸盘将其固定；两个激光头10-1使用功率为300W的激光束进行工件预热，清除加工工件11表面杂质，优化打孔环境；

S02：将激光头功率1000W、激光头旋转盘转速100RPM以及所需打孔直径1mm、深度2mm等参数输入到控制电脑9，控制电脑9发出指令驱动激光头装置10通过导轨滑块6-6和丝杆6-4左右移动，通过电机驱动导轨滑块6-6和丝杆6-4移动激光头10-1到指定位置，通过第三电机10-6驱动激光头旋转盘10-5以及激光头旋转轴10-3旋转，调整好激光头10-1偏转角度；

S03：激光头10-1以1000W的功率在加工工件11表面加工初始状态的孔形，在打孔过程中，根据控制电脑9的发出信号指令，通过控制激光头旋转盘10-5、第一旋转台5以及激光头旋转轴10-3的旋转角度来改变激光头10-1的加工位置，打出所需圆孔的基本形状；

S04：打出所需孔的基本形状后，将测距激光头装置14沿移动导轨15移至相应位置，调节测距激光头14-1偏转角度，利用测距激光头装置14对初始状态的孔形的锥度进行检测，所述控制系统将检测的初始状态的孔形锥度与设定值比较，确定超出设定值的锥面的锥角和超出设定值锥面的起始位置；

S05：若检测出一个超出设定值的锥面，调整任一个激光头10-1的偏转角度，适当增加两激光头10-1之间的距离，使所述激光头10-1对准超出设定值的锥面，调整激光头装置10工作参数，降低激光头装置10功率至600W，根据锥面的起始位置加工超出设定值的锥面；若检测出两个超出设定值的锥面，同时调整两个激光头装置10的位置，使所述两个激光头装置10分别对准一个超出设定值的锥面，调整激光头装置10工作参数，使激光头装置10以600W功率的激光束根据锥面的起始位置自上而下加工超出设定值的锥面；

S06：利用测距激光头装置14对二次激光后的孔进行检测，检测是否还有超出设定值的锥面，若还有超出设定值的锥面，记录超出设定值的锥面的锥角和超出设定值锥面的起始位置，调整激光头装置10的角度及工作参数，降低激光头装置10功率至400W，根据锥面的起始位置加工超出设定值的锥面；

S07：重复S04～S06步骤若干次，直至孔形锥度小于设定值，打开视觉传感器2对孔内壁进行观测，检查是否存在毛刺和表面不平整的现象；

S08：检测到孔内壁存在质量缺陷时，将加工工件11移至磨粒流装置13下方，启动升降台电机12-1使安装在升降台12上的磨粒流装置13的喷嘴13-1移至距离孔上方合适位置处，调整好磨粒流装置13偏转角度，由喷嘴13-1向孔内释放磨粒流，用压力罩16将孔完全盖住，在压力罩16与磨粒流装置13接触位置设置密封圈17以保证压力罩16内的密封效果，用回收管道18将压力罩16与磨粒流装置13的流体通道13-5连接；

S09：连接磁场发生器1-1和可调交流电机1-2，调整电压有效值为20V，产生大小为0.5T的磁场，磨粒流在次场内受到大小为F的偏转力发生偏转，并沿孔壁做圆周运动，通过磨粒流对孔内表面的摩擦作用进行抛光、去毛刺等精密处理；

S10：打开视觉传感器2对进行精密处理后的孔进行质量检测，符合要求则打孔完成；若仍然存在较小偏差，则重复S04～S06步骤若干次，直至孔质量符合要求；若偏差过大，则更换工件，重复S01～S09步骤若干次，直至加工出符合要求的孔。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双激光头打孔装置，其特征在于，包括旋转台组件、滚珠丝杆台传动机构(6)、控制系统和激光头装置(10)；

所述旋转台组件包括支撑架(3)、第一旋转台支架(4)和第一旋转台(5)；所述支撑架(3)一端安装在装置底座(1)上，所述支撑架(3)另一端与第一旋转台支架(4)连接；所述第一旋转台(5)安装在所述第一旋转台支架(4)下方；所述滚珠丝杆台传动机构(6)安装在所述第一旋转台(5)下方；所述滚珠丝杆台传动机构(6)上安装两个可相向移动的激光头装置(10)，用于对装置底座(1)上的工件打孔；

所述控制系统用于控制激光头装置(10)、旋转台组件和滚珠丝杆台传动机构(6)工作。

2.根据权利要求1所述的双激光头打孔装置，其特征在于，所述滚珠丝杆台传动机构(6)包括导轨平台(6-1)、支撑端(6-2)、旋转平台(6-3)、丝杆(6-4)和导轨滑块(6-6)；所述导轨平台(6-1)安装在所述滚珠丝杆台传动机构(6)的底座上；所述丝杆(6-4)两端设有支撑端(6-2)；所述旋转平台(6-3)上安装激光头装置(10)；所述丝杆(6-4)两端与连接台(6-5)螺纹连接；所述导轨滑块(6-6)与所述导轨平台(6-1)滑动连接，所述连接台(6-5)安装在所述旋转平台(6-3)和所述导轨滑块(6-6)之间；两个所述激光头装置(10)分别安装在丝杆(6-4)两侧的旋转平台(6-3)上，旋转平台(6-3)上设有转动装置用于驱动激光头装置(10)转动；所述丝杆(6-4)一端与传动机构连接，用于驱动两个激光头装置(10)相向运动。

3.根据权利要求1所述的双激光头打孔装置，其特征在于，所述丝杆(6-4)以中点为分界点，中点两侧螺纹为正反螺纹。

4.根据权利要求1所述的双激光头打孔装置，其特征在于，所述激光头装置(10)包括激光头旋转盘(10-5)、激光头旋转轴(10-3)和第三电机(10-6)，所述激光头旋转盘(10-5)安装在所述旋转平台(6-3)上，所述激光头旋转轴(10-3)将激光头(10-1)与激光头支架(10-2)连接，所述第三电机(10-6)安装在所述激光头支架(10-2)一侧；所述第三电机(10-6)驱动所述激光头旋转轴(10-3)旋转，用于调节激光头(10-1)旋转角度。

5.根据权利要求1所述的双激光头打孔装置，其特征在于，在所述第一旋转台(5)下方设有升降台(12)，所述升降台(12)上设有磨粒流装置(13)，所述升降台(12)通升降电机(12-1)的作用带动所述磨粒流装置(13)上下移动。

6.根据权利要求5所述的双激光头打孔装置，其特征在于，所述磨粒流装置(13)包括伸缩管道(13-3)、喷嘴旋转盘(13-4)、第一电机(13-6)和喷嘴旋转轴(13-7)，所述伸缩管道(13-3)用于连接喷嘴(13-1)和流体通道(13-5)，所述喷嘴旋转盘(13-4)和喷嘴旋转轴(13-7)在第一电机(13-6)的驱动下调节喷嘴(13-1)工作位置；所述喷嘴(13-1)将磨粒流喷射到孔内，磨粒流在磁场发生器(1-1)产生的磁场力作用下发生偏转，沿孔内壁做圆周运动，对孔的内壁面进行加工。

7.根据权利要求1所述的双激光头打孔装置，其特征在于，在所述第一旋转台(5)下方还设有与所述滚珠丝杆台传动机构(6)平行的移动导轨(15)，在所述移动导轨(15)上安装测距激光头装置(14)，用于检测初始状态的孔形的锥度，所述测距激光头装置(14)在导轨电机(15-1)的驱动下可沿所述移动导轨(15)左右移动。

8.根据权利要求7所述的双激光头打孔装置，其特征在于，所述测距激光头装置(14)包括测距头旋转盘(14-3)、第二电机(14-4)和测距激光头旋转轴(14-5)，所述测距头旋转盘(14-3)与移动导轨(15)连接，所述测距激光头旋转轴(14-5)将测距激光头(14-1)与测距激光头支架(14-2)连接，所述第二电机(14-4)安装在所述测距激光头支架(14-2)一侧，所述第二电机(14-4)驱动所述测距激光头旋转轴(14-5)旋转，用于调节测距激光头(14-1)的旋转角度。

9.根据权利要求6所述的双激光头打孔装置，其特征在于，所述磨粒流装置(13)还包括压力罩(16)和回收管道(18)；所述回收管道(18)两端分别连接压力罩(16)和流体通道(13-5)，所述流体通道(13-5)、压力罩(16)和回收管道(18)构成闭环回路，用于磨粒流的回收与输送。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的双激光头打孔装置的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制两个激光头装置(10)以第一功率在加工工件(11)表面加工初始状态的孔形；

利用测距激光头装置(14)对初始状态的孔形的锥度进行检测，所述控制系统将检测的初始状态的孔形锥度与设定值比较，确定超出设定值的锥面的锥角和超出设定值锥面的起始位置；

调整任一个激光头装置(10)的偏转角度，使所述激光头装置(10)对准超出设定值的锥面；激光头装置(10)使用低于第一功率根据锥面的起始位置加工超出设定值的锥面，直至其锥度小于设定值；

通过视觉传感器(2)识别加工工件(11)表面的孔壁面，当检测存在毛刺或不平整的表面时，将加工工件(11)移动至磨粒流喷嘴(13-1)的下方，将压力罩(16)覆盖在加工工件(11)上方；磨粒流喷嘴(13-1)向孔壁面喷射磨粒流，磁场发生器(1-1)产生的磁场使磨粒流在磁场力作用下产生偏转，使磨粒流沿着孔内壁做圆周运动，对孔的内壁面进行加工。