一種雷射拋光機以及使用該雷射拋光機的拋光方法與流程
2023-12-11 13:39:32
【技術領域】
本發明涉及一種用於工件表面拋光方面的雷射機以及使用該雷射機的拋光方法。
背景技術：
隨著社會不斷發展和進步，伴隨著對工件表面的要求越來越高。如今對工件表面處理的金屬拋光方法分為機械式拋光方法和非接觸式拋光方法。金屬拋光方法是機械式拋光方法最常見一種，其利用拋光輪轉動和外加拋光粉和液體作用於工件表面，此種拋光方法容易造成金屬粉末殘留於工件表面，和被拋光工件表面被損耗。電子束金屬拋光是非接觸式拋光方法最常見一種，此種拋光方法的結構比較複雜，而且需要在高度真空的環境下加工，在使用領域方面受到極大限制。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明所要解決的技術問題是提供一種不僅可以避免被拋光的金屬工件表面無殘留金屬粉末和金屬工件表面不被損壞，而且還具有結構簡單的雷射拋光機。
本發明所要解決的技術問題還提供一種具有加工簡單、使用方便的雷射拋光機使用方法。
為此解決上述技術問題，本發明中的技術方案所採用一種雷射拋光機，其包括雷射掃描系統，高速振動器，以及xy移動平臺；所述高速振動器安裝在xy移動平臺上，所述的xy移動平臺設置有用於開啟或關閉高速振動器的開關；所述的雷射掃描系統包括雷射光源，安裝在雷射光源一端的掃描振鏡，安裝在掃描振鏡上端的場鏡；利用場鏡往復來回移動，使場鏡在金屬工件表面形成多路第一回合路徑痕跡，再利用高速振動器驅使場鏡發射出多路第二回合路徑痕跡；第二回合路徑痕跡的寬度大於第一回合路徑痕跡的寬度，所述第二回合路徑痕跡覆蓋於第一回合路徑痕跡與第一回合路徑痕跡形成的第一回合路徑間隙，形成無痕跡的金屬鏡面。
依據主要技術特徵進一步限定，首先，從場鏡發射出第一回合雷射，在掃描振鏡控制下，所述第一回合雷射射出一條表面熔化的第一回合路徑痕跡；所述第一回合雷射在掃描振鏡的控制下，在金屬工件表面來回往復運動，使相鄰的第一回合路徑痕跡與第一回合路徑痕跡之間形成第一回合路徑間隙；然後，開啟高速振動器，從場鏡發射出第二回合雷射，在掃描振鏡控制下，使第二回合雷射沿著垂直於第一回合雷射的方向振動移動，驅使第二回合雷射在被加工工具表面形成第二回合路徑痕跡，該第二回合路徑痕跡寬度是第一回合路徑痕跡寬度的二倍；所述第一回合雷射在掃描振鏡和高速振動器共同控制下，在金屬工件表面來回往復運動，使第二回合路徑痕跡覆蓋和撫平第一回合路徑間隙，形成無痕跡的金屬鏡面。
依據主要技術特徵進一步限定，所述第一回合雷射所使用的雷射光源的點能量大於1.5mj,頻率大於100khz,掃描速度大於100mm/sec，熔化熱能大於64kj/kg，且小於1577kj/kg，掃描線的密度大於0.005mm。
依據主要技術特徵進一步限定，高速振動器振動速度大於1000來回/秒,且在0.5mm的範圍振動，將第二回合雷射的光斑擴寬，由原來0.1mm至0.3mm的寬度，擴大到0.6mm至1mm的寬度，所述第二回合雷射所使用的雷射光源的點能量大於1.5mj,頻率大於100khz,掃描速度大於1000mm/sec。
本發明技術方案有益技術效果為：因所述高速振動器安裝在xy移動平臺上，所述的xy移動平臺設置有用於開啟或關閉高速振動器的開關；所述的雷射掃描系統包括雷射光源，安裝在雷射光源一端的掃描振鏡，安裝在掃描振鏡上端的場鏡。使用時，利用場鏡往復來回移動，使場鏡在金屬工件表面形成多路第一回合路徑痕跡，再利用高速振動器驅使場鏡發射出多路第二回合路徑痕跡；第二回合路徑痕跡的寬度大於第一回合路徑痕跡的寬度，所述第二回合路徑痕跡覆蓋於第一回合路徑痕跡與第一回合路徑痕跡形成的第一回合路徑間隙，形成無痕跡的金屬鏡面。此種雷射拋光方法能夠直接對金屬工件表面進行反覆雷射掃描拋光處理，金屬工件表面形成無汙染、無殘留及無損耗的表面，從而使被拋光的金屬工件表面無殘留金屬粉末且金屬工件表面不被損壞。本發明技術方案與現有同類產品相互比較，具有結構簡單的效果。在本發明拋光方法中，只需要通過在場鏡單獨使用或高速振動器與場鏡共同控制下，產生雷射在金屬工件表面上來回往復運動，調節回合路徑痕跡寬度即可，從而達到加工簡單、使用方便的效果。
下面結合附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
圖1為本發明中雷射掃描系統的外觀立體圖；
圖2為本發明中高速振動器的立體圖；
圖3為本發明中雷射掃描系統的結構示意圖；
圖4為本發明中高速振動器的結構示意圖；
圖5為本發明中單條的第一回合雷射形成第一回合路徑痕跡的示意圖；
圖6為本發明中多條第一回合路徑痕跡形成的示意圖；
圖7為本發明中單條第二回合雷射形成第二回合路徑痕跡的示意圖；
圖8為本發明中多條第二回合路徑痕跡與第一回合路徑痕跡形成的示意圖；
圖9為本發明中第一回合雷射形成熔化層的示意圖；
圖10為本發明中第一回合雷射形成液化層的示意圖；
圖11為本發明中第二回合雷射形成液化層的示意圖。
【具體實施方式】
為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚、明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
請參考圖1至圖11所示，下面結合實施例說明一種雷射拋光機，其包括雷射掃描系統100，高速振動器200，以及xy移動平臺300；所述高速振動器200安裝在xy移動平臺300上面，所述的xy移動平臺300設置有有用於開啟或關閉高速振動器200的開關400。所述的雷射掃描系統100包括雷射光源101，安裝在雷射光源101一端的掃描振鏡102，安裝在掃描振鏡102上端的場鏡103；
一種雷射拋光機的拋光方法為：首先，從場鏡103發射出第一回合雷射501，在掃描振鏡102控制下，所述第一回合雷射501射出一條表面熔化的第一回合路徑痕跡502；所述第一回合雷射501在掃描振鏡102的控制下，在金屬工件表面來回往復運動，使相鄰的第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑痕跡502之間形成第一回合路徑間隙505；然後，開啟高速振動器200，從場鏡103發射出第二回合雷射506，在掃描振鏡102控制下，使第二回合雷射506沿著垂直於第一回合雷射501的方向振動移動，驅使第二回合雷射506在被加工工具表面形成第二回合路徑痕跡504，該第二回合路徑痕跡504寬度是第一回合路徑痕跡502寬度的二倍；所述第一回合雷射501在掃描振鏡102和高速振動器200共同控制下，在金屬工件表面來回往復運動，使第二回合路徑痕跡504覆蓋和撫平第一回合路徑間隙505，形成無痕跡的金屬鏡面。
在第一回合過程中，產生第一回合雷射501的所述雷射光源101的點能量大於1.5mj,頻率大於100khz,掃描速度大於100mm/sec，熔化熱能大於64kj/kg，且小於1577kj/kg，掃描線的密度大於0.005mm，即相鄰掃描線之間寬度大於0.005mm。在第一回合雷射501與金屬工件表面之間，因雷射光源101產生的第一回合雷射501的能量較大，掃描速度慢，容易使得金屬工件表面熔化，但速度不能太慢，掃描路徑的密度不能太密，以便防止表面氣化產生坑洞現象，所以使得第一回合雷射501的能量要控制在能令金屬工件表面產生熔化層600和熱效應層601，達到熔化的目的。在此過程中，由於兩個相鄰的第一回合路徑痕跡502加工時間先後，和金屬工件表面快速冷卻的原因，容易使得兩個相鄰的第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑痕跡502之間產生第一回合路徑間隙505。
為了撫平所述的第一回合路徑間隙505，於是，在開啟高速振動器200的情況下，增加第二回合雷射506掃描寬度，驅使所產生的第二回合路徑痕504跡寬度增大，將第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑痕跡502之間所形成第一回合路徑間隙505撫平。
在第二回合過程中，所述雷射光源101產生的第二回合雷射506的能量，使金屬工件表面產生熔化層擴大，同時，保存先前掃描路徑的被加工表面不會冷卻下來，達到大面積液化層；所述雷射光源101的點能量大於1.5mj,頻率大於100khz,掃描速度大於1000mm/sec。第二回合雷射506掃描時，高速振動器200開動，將第二回合雷射506的光斑擴寬，令每平方面積的能量降低，令更大範圍接收平均的雷射能量；從而使兩條相鄰第一回合路徑痕跡502連成一片，熔化層600和熱效應層601可以平均分布更大的面積；冷卻後，形成無痕跡的金屬表面。第二回合雷射506掃描時，所述高速振動器200的振動速度大於1000來回/秒,且在0.5mm的範圍振動，來回是指往返次數；將第二回合雷射506的光斑擴寬，由原來0.1mm至0.3mm的寬度，擴大到0.6mm至1mm的寬度，接收平均雷射能量法範圍擴大。在第二回合雷射506掃描過程中，能量較小，掃描速度快，掃描速度快必須快過第一回合雷射501掃描速度所形成熔化層600冷卻的速度；避免令表面直接蒸化而產生坑洞。第二回合雷射506所產生較寬的熔化層600和熱效應層601，同時令先前的熔化層600液化；由於第二回合雷射506，能量較小無法令熔化層600加深加厚，這可以避免過度熔化而影響原本工件的尺寸和形狀。
工作時，利用場鏡103往復來回移動，使場鏡103在金屬工件表面形成多路第一回合路徑痕跡502，再利用高速振動器200驅使場鏡103發射出多路第二回合路徑痕跡504；第二回合路徑痕跡504的寬度大於第一回合路徑痕跡502的寬度，所述第二回合路徑痕跡504覆蓋於第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑痕跡502形成的第一回合路徑間隙505，形成無痕跡的金屬鏡面。雷射拋光機通過第一、二回合雷射501,506掃描，和開啟高速振動器200，相互配合方式實現對金屬工件表面進行來回反覆雷射掃描拋光處理，形成無汙染、無殘留及無損耗的工件表面。
綜上所述，因所述高速振動器200安裝在xy移動平臺300上，所述的xy移動平臺300設置有用於開啟或關閉高速振動器的開關400；所述的雷射掃描系統100包括雷射光源101，安裝在雷射光源101一端的掃描振鏡102，安裝在掃描振鏡102上端的場鏡103。使用時，利用場鏡103往復來回移動，使場鏡103在金屬工件表面形成多路第一回合路徑痕跡502，再利用高速振動器200驅使場鏡發射出多路第二回合路徑痕跡504；第二回合路徑痕跡504的寬度大於第一回合路徑痕跡502的寬度，所述第二回合路徑痕跡504覆蓋於第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑502痕跡形成的第一回合路徑間隙505，形成無痕跡的金屬鏡面。此種雷射拋光方法能夠直接對金屬工件表面進行反覆雷射掃描拋光處理，金屬工件表面形成無汙染、無殘留及無損耗的表面，從而使被拋光的金屬工件表面無殘留金屬粉末且金屬工件表面不被損壞。本發明技術方案與現有同類產品相互比較，具有結構簡單的效果。在本發明拋光方法中，只需要通過在場鏡103單獨使用或高速振動器200與場鏡103控制下，產生雷射在金屬工件表面上來回往復運動，調節回合路徑痕跡寬度，即可，從而達到加工簡單、使用方便的效果。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。