CN203227931U - 激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，包括激光系统和动力系统，所述激光系统包括激光器及激光导光单元，所述动力系统包括电动机，所述电动机上设有用于夹持待加工的抽芯铆钉的夹具，所述激光器发出激光束，所述激光束经所述激光导光单元引导到所述抽芯铆钉的杆部拧断槽切割位置处，所述激光导光单元可以沿水平方向往复运动。本实用新型采用激光进行加工抽芯铆钉拧断槽，配合数控系统可实现对抽芯铆钉拧断槽的精确加工，从而有效地提高了抽芯铆钉的加工精度，提高生产效率，并降低加工成本；配合计算机控制系统实现自动化；辅助吹风单元，吹走熔渣，进一步提高加工精度。

Description

激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备

技术领域

本实用新型属于抽芯铆钉专用紧固件加工设备领域，尤其涉及一种抽芯铆钉的激光加工设备。

背景技术

激光加工是激光系统最普遍的应用之一，根据激光束与材料相互作用的机理，可以将激光加工分为激光热加工与激光化学反应加工，其中，激光热加工是指利用激光束投射到材料的表面产生热效应来完成加工过程，包括激光焊接，激光切割，激光打标，激光钻孔和微加工等。

由于激光具有高亮度，高方向性，高单色性和高相干性四大特性，因此就给激光加工带来了一些其他加工方法所不具备的特点，由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；激光加工过程无刀具磨损，无切削力作用于工件；激光加工过程中激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响很小，因此，其热影响区小，热变形小无需后续加工，由于激光束易于导向、聚集、实现方向的变换，极易与数控系统配合实现对复杂工件进行加工，因此它是一种极为灵活的加工方法，生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。

激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、航空、机械制造等重要部门对提高产品质量、劳动生产效率、自动化、减少材料消耗等起到越来越重要的作用。

抽芯铆钉杆的工作原理，需要在杆上刻上拧断槽，拧断槽的宽度为0.5mm左右，目前采用雕铣机的办法，进行铣槽加工，获得拧断槽。由于槽深很窄，且具有一定的宽度要求，所采用的铣刀直径很小，在大量加工过程中铣刀磨损严重，容易发生断刀现象，因此采用铣槽加工的办法存在加工成本高、效率低的问题。

激光束聚焦成很小光点(其最小直径可小于0.1mm)，使焦点处达到很高的功率密度(可超过10⁶ W/cm²Sr)。这时光束输入(由光能转换)的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分，材料很快加热至汽化温度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄(如0.2mm左右)的拧断槽。同时激光切割无刀具磨损，也谈不上刀具的替换问题。另外激光切割过程与自动化装备相结合很方便，容易实现切割过程自动化。因此抽芯铆钉拧断槽激光加工技术研究具有十分重要的应用价值。

在公开号为CN 101357417 A的专利申请中，F·施毛德与A·邦次提出了一种加工工件的激光加工设备和利用激光束加工工件的机械方法，这种加工主要针对金属板材，该方法提出添加工件支撑体，可以有效的改变激光加工设备只为激光束设置单一位置的缺点，而没有考虑到激光对旋转工件进行切割加工，获得拧断槽的情况，并且这一发明主要针对金属板状的切割，不能够解决紧固件工业生产--抽芯铆钉拧断槽的切割问题，因此进一步探讨激光加工设备在紧固件生产中的改进，成为人们研究的热点。

发明内容

为实现上述目的，本实用新型主要提供了一种激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备。尤其是本实用新型提供了一种工件旋转的同时，进行激光束横向运动，完成抽芯铆钉拧断槽加工成型的设备。

采取以下技术方案，一种激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，包括激光系统和动力系统，所述激光系统包括激光器及激光导光单元，所述动力系统包括电动机，所述电动机上设有用于夹持待加工的抽芯铆钉的夹具，所述激光器发出激光束，所述激光束经所述激光导光单元引导到所述抽芯铆钉的杆部拧断槽切割位置处，所述激光导光单元可以沿水平方向往复运动。

所述激光器与激光导光单元之间设有光路通道，所述激光束经过所述光路通道照射到所述激光导光单元。

所述激光系统还包括用于调整激光强度的激光调节单元。

所述激光系统还包括辅助吹风单元，所述辅助吹风单元的风嘴设于所述拧断槽的上方。

所述风嘴朝向所述拧断槽设置。

所述激光导光单元包括功率计、光闸、光束瞄准镜、激光导光聚焦镜、辅助气和水冷器件。

所述动力系统还包括支架、定位装置和导轨，所述电动机设于所述支架上，所述支架可滑动地设于所述导轨上，当所述支架滑动到合适位置时，所述定位装置连接固定所述支架与所述导轨。

还包括控制系统，所述控制系统为计算机控制系统，所述计算机控制系统分别与所述激光系统和所述动力系统连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：采用激光进行拧断槽的切割，同时与电动机相配合，完成抽芯铆钉的轴向旋转与抽芯铆钉的整体水平移动，在辅助吹气单元的帮助下，完成激光的切槽过程，获得连续的拧断槽，且宽度与深度可控；本实用新型所涉及到的加工设备采用激光进行加工抽芯铆钉拧断槽，配合数控系统可实现对抽芯铆钉拧断槽的精确加工，从而有效地提高了抽芯铆钉的加工精度，提高生产效率，并降低加工成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型激光切割过程激光移动示意图；

图3是本实用新型拧断槽主视图及拧断槽形貌图；

图4是本实用新型拧断槽左视图。

1.激光束   2. 激光导光单元   3.光路通道   4.激光器5.抽芯铆钉   6. 拧断槽    7.夹具    8.电动机    9.支架   10.定位装置   11.导轨   12计算机控制系统   13辅助吹气单元   14控制电路连接线

具体实施方式

本实施例是一种激光加工抽芯铆钉拧断槽的装置。尤其是一种采用激光加工拧断槽的装置，可以保证抽芯铆钉5拧断槽6的宽度稳定，取代车床刀具加工，从而实现降低加工成本，提高抽芯铆钉5的工业化生产效率及质量稳定性，以杆部直径为φ3.8的抽芯铆钉5为例，结合附图进行说明。

杆部直径为φ3.8的抽芯铆钉5，其拧断槽6宽度为0.3mm，深度为0.5mm，所形成的拧断槽6最长的长度为2mm（如图3、4所示），该种规格的拧断槽6，对于刀具加工而言，降低了切刀刀片的厚度，容易产生刀具磨损与蹦刀现象。而对于激光加工而言，所需要的拧断槽6宽度0.3mm十分易于满足，并且不采用刀具加工，也就谈不上带来任何刀具的损伤，因此激光加工该规格的拧断槽6具有无可匹敌的优势。

如图1所示：一种激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，包括激光系统和动力系统，激光系统包括激光器4及激光导光单元2，动力系统包括电动机8，电动机8上设有用于夹持待加工的抽芯铆钉5的夹具7，激光器4发出激光束1，激光束1经激光导光单元2引导到抽芯铆钉5的杆部拧断槽6切割位置处，激光导光单元2可以沿水平方向往复运动。这样就可以带动激光束1沿水平方向往复运动，从而切割拧断槽6。

激光器4与激光导光单元2之间设有光路通道3，激光束1经过光路通道3照射到激光导光单元2。

激光系统还包括用于调整激光强度的激光调节单元。

激光系统还包括辅助吹风单元13，辅助吹风单元13的风嘴设于拧断槽6的上方。辅助吹风单元13可以由计算机控制系统12控制，也可以由其他外部设备进行控制。

风嘴朝向所述拧断槽设置。

激光导光单元2包括功率计、光闸、光束瞄准镜、激光导光聚焦镜、辅助气和水冷器件。

动力系统还包括支架9、定位装置10和导轨11，电动机8设于支架9上，支架9可滑动地设于导轨11上，当支架9滑动到合适位置时，用定位装置10将支架9固定连接到导轨11。

还包括控制系统，控制系统为计算机控制系统12，计算机控制系统12分别与激光系统和动力系统连接。

工作原理及工作过程：

本实用新型为实现激光束1切割抽芯铆钉5，形成拧断槽6，设计的装置包括：激光系统（激光器4及激光导光单元2），动力系统和计算机控制系统12；本实用新型提出了采用上述装置进行加工时的具体过程：调节动力系统使得工件（抽芯铆钉5）处于拧断槽6的待加工位置，抽芯铆钉5绕轴线旋转，调整并设定激光器4及激光导光单元2，使得激光束1垂直于抽芯铆钉5的轴线方向，并通过计算机控制系统12控制激光束1进行横向运动，完成切割过程。

激光系统包括激光器4及激光导光单元2，生产加工过程采用连续工作的方式，通过计算机控制系统12对激光调节单元的控制实现激光功率、激光光斑直径、激光加工移动方向等的调节，使产生的激光能量输出稳定可靠，从而保证在切割过程中，抽芯铆钉5拧断槽6获得宽度均匀的拧断槽6。光路通道3保护激光在传导过程中的安全

性。激光导光单元2包括功率计、光闸、光束瞄准镜、激光导光聚焦镜、辅助气和水冷器件等，用来将激光束1引导到工件（抽芯铆钉5）的表面。用于切割的激光束1由实线所代表的光束位置移动到虚线所代表的光束位置（如图4所示）。调节激光导光单元2获得合适的激光光斑直径，由于激光切割抽芯铆钉5获得拧断槽6的过程中，需要在熔化基体的前提下进行，加之，工件（抽芯铆钉5）在做旋转运动，因此需要激光功率应超过抽芯铆钉5的熔点，同时辅助吹气单元13，将熔渣除掉。因此实现精确控制被处理部位的宽度与深度。

动力系统，主要包括：夹具7、电动机8、支架9、定位装置10和导轨11。通过内部定位机构，抽芯铆钉5被准确定位后，由夹具7将抽芯铆钉5夹紧，使得拧断槽6部位位置一致。电动机8带动夹具7产生旋转运动，当激光照射到旋转的抽芯铆钉5上，会形成切割槽，由于调整动力系统，可以获得准确的切槽位置，为了保证切槽位置的精确度，动力系统中的支架9在调整结束后，不应发生移动，因此需要激光系统提供一个水平运动，使得抽芯铆钉5可以沿其轴线方向向激光束1靠近，在激光走过的路径上，形成连续的切割缝，即拧断槽6。要求激光光斑直径、功率具有良好的匹配，保证切割缝的宽度；电动机8与装夹钉体的夹具7应具有较高的运转精度，使得旋转的抽芯铆钉5产生最小的跳动；定位装置10与导轨11装置可以完成对电动机8的水平移动，最终实现激光对钉体拧断槽6的加工。

通过设定的辅助吹气单元13，风嘴朝向拧断槽6进行吹风，将熔渣吹掉。保证拧断槽6的精度。

为便于实现自动化加工，设计了计算机控制系统12，通过各控制电路连接线14连接各个系统，完成对激光器及激光导光单元，动力系统的自动调整。计算机控制系统12通过对激光功率、激光光斑直径、激光加工移动方向等进行调节，获得稳定可靠激光能量输出。计算机控制系统12通过对定位装置10与导轨11的控制，可以完成对电动机8的水平移动，实现对电动机8自动、准确的定位，通过对夹具7的控制实现夹具7的自动张开与闭合，并且可以集成自动进料与退料系统实现加工的自动化。通过对电动机8的控制实现对抽芯铆钉5旋转速度的控制，得到与所使用的激光器4功率相匹配的旋转速度。

通过各个系统的协调配合完成拧断槽6的加工，由激光切割取代刀具加工。

综上所述，本实用新型提出的激光切割加工抽芯铆钉拧断槽的设备适合于抽芯铆钉5的拧断槽6的加工处理，通过调节激光加工工艺参数，可以实现对拧断槽6尺寸的精确控制，取代刀具的加工。

本实用新型基于激光切割技术实现对抽芯铆钉5拧断槽6的切割加工。可以极大的减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量，因此本发明充分发挥了激光切割高的切割质量、高的切割速度、高的加工效率等优点，对紧固件制造装备升级研发具有重要价值。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，其特征在于：包括激光系统和动力系统，所述激光系统包括激光器及激光导光单元，所述动力系统包括电动机，所述电动机上设有用于夹持待加工的抽芯铆钉的夹具，所述激光器发出激光束，所述激光束经所述激光导光单元引导到所述抽芯铆钉的杆部拧断槽切割位置处，所述激光导光单元可以沿水平方向往复运动。

2.根据权利要求1所述的激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，其特征在于：所述激光器与激光导光单元之间设有光路通道，所述激光束经过所述光路通道照射到所述激光导光单元。

3.根据权利要求1所述的激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，其特征在于：所述激光系统还包括用于调整激光强度的激光调节单元。

4.根据权利要求1所述的激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，其特征在于：所述激光系统还包括辅助吹风单元，所述辅助吹风单元的风嘴设于所述拧断槽的上方。

5.根据权利要求4所述的激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，其特征在于：所述风嘴朝向所述拧断槽设置。

6.根据权利要求1所述的激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，其特征在于：所述激光导光单元包括功率计、光闸、光束瞄准镜、激光导光聚焦镜、辅助气和水冷器件。

7.根据权利要求1所述的激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，其特征在于：所述动力系统还包括支架、定位装置和导轨，所述电动机设于所述支架上，所述支架可滑动地设于所述导轨上，当所述支架滑动到合适位置时，所述定位装置连接固定所述支架与所述导轨。

8.根据权利要求1-7任一项所述的激光加工抽芯铆钉拧断槽的设备，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统为计算机控制系统，所述计算机控制系统分别与所述激光系统和所述动力系统连接。

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