CN204381661U - 一种采用激光消融加工金属镜面的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动化且高效率和高质量的采用激光消融加工金属镜面的设备，包括操作平台和激光器，所述操作平台上设有Z轴、X轴、Y轴、A轴和C轴的五轴联动结构，所述Z轴上设有Z轴电机和腔体，所述Z轴、Z轴电机和腔体均设于X轴上，所述腔体内设有相机、自动调焦装置、大功率激光器输出头、小功率激光器输出头、光路切换反射镜和全反射镜，所述相机还连接有扫描振镜，所述扫描振镜下方位设有平场透镜。所述Y轴上设有垂直设置有A轴和C轴，所述A轴设有摆动结构和A轴电机，所述A轴电机上设有加工台面，所述C轴设有C轴电机。镜面加工一致性好，且粗糙度可以自由控制，并保证了无任何污染，彰显了环保的优势。

Description

一种采用激光消融加工金属镜面的设备

技术领域

本实用新型属于模具制造领域，尤其涉及采用激光加工模具表面的装置。

背景技术

一些用于金属、玻璃、塑料等制造业的模具需要较高质量的表面光洁度和粗糙度，它直接影响到产品的质量、耐磨性、光学性质和视觉效果。模具前期加工采用车床、磨床、铣床、线切割、电火花等设备进行加工，表面粗糙度较大，要得到较高的光洁度，目前表面改良传统方法有两种，一种是使用精细的金刚砂轮研磨后，再使用手工打磨抛光，采用专用布配上轻腐蚀性液体或者金刚石膏剂反复与模具表面摩擦，形成镜面效果。但是手工打磨抛光受到一些局限性，如需要熟练的技巧和经验，但也很难保证镜面的一致性和重现性，手工打磨抛光也很难保证尺寸的精度，而这个过程是非常耗费时间的。另一种是采用机器研磨进行加工，将工件放置于一个持续旋转的圆盘上，圆盘上包有金相抛光布，工件也跟着圆盘一起转动，同时一边喷撒腐蚀性抛光液体或金刚石膏剂，工件与圆盘上的布反复摩擦，也可以达到镜面的效果，但缺点是无法加工异形件，因旋转时轨迹不一致，导致加工后平整度较差，加工效率低下，抛光液体具有腐蚀性，污染环境。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种全自动化且高效率和高质量的采用激光消融加工金属镜面的设备。

根据本实用新型的一个方面，提供一种采用激光消融加工金属镜面的设备，包括操作平台和激光器，所述操作平台上设有Z轴、X轴、Y轴、A轴和C轴的五轴联动结构，所述Z轴上设有Z轴电机和腔体，所述Z轴、Z轴电机和腔体均设于X轴上，所述腔体内设有相机、自动调焦装置、大功率激光器输出头、小功率激光器输出头、光路切换反射镜和全反射镜，所述相机还连接有扫描振镜，所述扫描振镜下方位设有平场透镜。所述Y轴上设有垂直设置有A轴和C轴，所述A轴设有摆动结构和A轴电机，所述A轴电机上设有加工台面，所述C轴设有C轴电机。相机用于对模具进行自动定位，自动调焦装置用于加工3D曲面时，根据计算机算法，自动调整激光焦距。小功率激光器输出头输出的激光通过光路切换反射镜将激光反射到自动调焦装置内或者大功率激光器输出头输出的激光就可以通过全反射镜将激光反射到自动调焦装置内。

在加工时，计算机读取要加工的二维或三维的零件图形，计算出所有运动轴的运动轨迹，并控制激光器开关激光，让激光通过自动调焦装置后入射到扫描振镜，激光从平场透镜出射并以非聚焦焦点照射到需要加工的模具表面，通过扫描振镜以逐行扫描的方式使模具表面因吸收强烈的激光而产生大面积消融，融化的表面材料因张力使一些突起物向凹陷处进行流动，固化后就可以得到非常光滑的镜面效果。控制激光照射的方向和照射的位置，就可以将3D或任意形状的模具加工成具有很好的光洁度及粗糙度效果。其有益效果是：此设备完全取代了手工加工，实现了全自动化且高效率的激光镜面加工。五轴联动结构的采用不但可以加工任意形状的异形零件，而且加工精度高，不破坏原零件的平整度及曲率半径。镜面加工一致性好，且粗糙度可以自由控制，并保证了无任何污染，彰显了环保的优势。

在一些实施方式中，所述Y轴上还垂直设有防氧仓导轨，所述防氧仓导轨上设置有防氧仓。其有益效果是：被加工模具放置于防氧仓内，防止模具表面高温氧化。

在一些实施方式中，所述腔体内还设有高度测量器。其有益效果是：所述高度测量器用来辅助定位和确定模具原点与高度。

在一些实施方式中，所述腔体内还设有切换镜驱动电机。其有益效果是：切换镜驱动电机的作用是用来切换或选择使用哪一组激光输出。

在一些实施方式中，所述腔体内的大功率激光器输出头和小功率激光器输出头至少设有一个。其有益效果是：根据不同的模具材质和要求，可以选择其中一个激光输出进行加工就可以完成，或者先用其中一个激光输出加工后再使用另一个激光输出时行加工，用来得到不同的加工效果。

在一些实施方式中，所述激光器可以是脉冲激光器、连续激光器和准分子激光器的任意一种或任意两种。其有益效果是：实际加工时，根据不同的模具材质和要求，可以选择其中一个或两个激光输出进行加工就可以完成。

在一些实施方式中，所述防氧仓使用氮气传输软管连接有氮气罐。其有益效果是：氮气传输软管将氮气罐内氮气输送到防氧仓内，防止激光加工模具时模具表面高温氧化。

在一些实施方式中，所述防氧仓上部还设有保护镜。其有益效果是：便于激光穿过保护镜照射到待加工模具表面。

在一些实施方式中，所述保护镜镀有激光增透膜。其有益效果是：激光增透膜可以使激光最大程度上穿过保护镜而不损耗能量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中腔体的内部结构示意图。

图中：1-操作平台，2-激光器，3-Z轴，4-X轴，5-Y轴，6-Z轴电机，7-腔体，8-摆动结构，9-A轴电机，10-加工台面，11-C轴电机，12-防氧仓导轨，13-防氧仓，14-氮气传输软管，15-氮气罐，16-保护镜，17-相机，18-自动调焦装置，19-大功率激光器输出头，20-小功率激光器输出头，21-光路切换反射镜，22-全反射镜，23-扫描振镜，24-平场透镜，25-高度测量器，26-切换镜驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图1和2对本实用新型作进一步的说明。图1和图2示意性的显示了本实用新型一种采用激光消融加工金属镜面的设备，如图1所示，包括操作平台1和激光器2，所述操作平台1上设有Z轴3、X轴4、Y轴5、A轴和C轴的五轴联动结构，所述Z轴3上设有Z轴电机6和腔体7，所述Z轴3、Z轴电机6和腔体7均设于X轴4上，如图2所示，所述腔体7内设有相机17、自动调焦装置18、大功率激光器输出头19、小功率激光器输出头20、光路切换反射镜21和全反射镜22，所述相机17旁还连接有扫描振镜23，所述扫描振镜23下方位设有平场透镜24。所述Y轴5上设有垂直设置有A轴和C轴，所述A轴设有摆动结构8和A轴电机9，所述A轴电机9上设有加工台面10，所述C轴设有C轴电机11。

将需要加工的模具放置在加工台面10上并固定， 将模具的二维或三维图形导入到计算机中，计算机自动计算出五轴的运动轨迹，将Z轴电机6调整到合适的激光离焦焦距，相机17测量出需要激光加工的具体位置。计算机控制激光器2开关激光，激光通过平场透镜24输出后，照射到要加工的模具表面。计算机根据模具的3D形状控制自动调焦装置18让激光的焦距始终处于固定的离焦焦点上。扫描振镜23对需要加工镜面的模具位置进行扫描，让激光对模具表面逐行照射熔化，并根据模具需要加工表面的3D形状，计算机控制Z轴3、X轴4、Y轴5、A轴电机9和C轴电机11进行联动，让激光照射到待加工的各个面，完成复杂的3D形状镜面加工。

为防止模具表面高温氧化，所述Y轴5上还垂直设有防氧仓导轨12，所述防氧仓导轨12上设置有防氧仓13，将防氧仓13向加工台面10方向推动，使被加工的模具封闭于防氧仓13内。

为了辅助定位和确定模具原点与高度，测量出模具的四方向定位，所述腔体7内还设有高度测量器25。

实际加工时，根据不同的模具材质和要求，可以选择其中一个激光输出进行加工，或者先用其中一个激光输出加工后，再使用另一个激光输出进行加工，用来得到不同的加工效果，所述腔体7内设有切换镜驱动电机26，所述腔体7内的大功率激光器输出头19和小功率激光器输出头20至少设有一个。

实际加工时，根据不同的模具材质和要求，可以选择其中一个或两个激光输出进行加工就可以完成， 所述激光器2为脉冲激光器、连续激光器和准分子激光器的任意一种或任意两种。

为防止激光加工模具时模具表面高温氧化，所述防氧仓13使用氮气传输软管14连接有氮气罐15，计算机控制将氮气罐15内氮气通过氮气传输软管14传输到防氧仓13内。

为了便于激光穿过照射到待加工模具表面，所述防氧仓13上部还设有保护镜16。

为了使激光最大程度上穿过保护镜16而不损耗能量，所述保护镜16镀有激光增透膜。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，包括操作平台（1）和激光器（2），所述操作平台上设有Z轴（3）、X轴（4）、Y轴（5）、A轴和C轴的五轴联动结构，

   所述Z轴（3）上设有Z轴电机（6）和腔体（7），所述Z轴（3）、Z轴电机（6）和腔体（7）均设于X轴（4）上，

   所述腔体（7）内设有相机（17）、自动调焦装置（18）、大功率激光器输出头（19）、小功率激光器输出头（20）、光路切换反射镜（21）和全反射镜（22），所述相机（17）旁还连接有扫描振镜（23），所述扫描振镜（23）下方位设有平场透镜（24），

    所述Y轴（5）上设有垂直设置有A轴和C轴，所述A轴设有摆动结构（8）和A轴电机（9），所述A轴电机（9）上设有加工台面（10），所述C轴设有C轴电机（11）。

2.如权利要求1所述的一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，所述Y轴（5）上还垂直设有防氧仓导轨（12），所述防氧仓导轨（12）上设置有防氧仓（13）。

3.如权利要求1所述的一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，所述腔体（7）内还设有高度测量器（25）。

4.如权利要求1所述的一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，所述腔体（7）内还设有切换镜驱动电机（26）。

5.如权利要求1所述的一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，所述腔体（7）内的大功率激光器输出头（19）和小功率激光器输出头（20）至少设有一个。

6.如权利要求1所述的一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，所述激光器（2）可以是脉冲激光器、连续激光器和准分子激光器的任意一种或任意两种。

7.如权利要求2所述的一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，所述防氧仓（13）使用氮气传输软管（14）连接有氮气罐（15）。

8.如权利要求2所述的一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，所述防氧仓（13）上部还设有保护镜（16）。

9.如权利要求8所述的一种采用激光消融加工金属镜面的设备，其特征在于，所述保护镜（16）镀有激光增透膜。