一種雷射同軸加工裝置及方法與流程
2023-05-24 10:18:11 1
本發明涉及雷射加工技術領域，具體涉及一種雷射同軸加工裝置及方法。
背景技術：
現有的同軸加工方法如對階梯軸的加工通常依靠調整卡盤和工件軸線來保證同軸度，每加工一個零件就要調整一次，並且要依賴於工人師傅的經驗和水平，還得靠工具機的精度，費時又費力，並且精度不容易保證，最終影響產品的質量。
雷射加工技術是利用雷射束與物質相互作用的特性對金屬或非金屬材料進行鑽開、焊接、表面處理、打孔、微加工以及作為光源，識別物體等的一門技術。雷射機一般靠雷射電源帶動雷射管發光，通過幾個反光鏡的折射，使光線傳輸到雷射頭，再由雷射頭上安裝的聚焦鏡將光線匯聚成為一點，而這一點可以達到很高的溫度，從而將材料瞬間去除或切開，達到鑽開或切割目的。
現有的雷射加工系統包括用於反射雷射的振鏡系統和用於辨識加工位置的CCD圖像採集系統，其中振鏡系統需要將雷射聚焦到工件的待加工位置，同時CCD圖像採集系統也需要採集工件上待加工位置的圖像信息，以便確認加工位置和加工參數。現在的雷射加工系統是將所述的振鏡系統和CCD圖像採集系統採用輪換對位的方式來加工和監控採集圖像信息，比如：電機先驅動CCD圖像採集系統到預定的位置進行圖像採集，採集完成後，CCD圖像採集系統移開；再通過電機將振鏡系統驅動到預定的位置進行切割。這種輪換對位的方式由於存在位置的交換過程，所以浪費時間；而且由於位移過程中會存在誤差，所以也增大了加工誤差，給提高加工精度增加了難度。
技術實現要素：
本發明提供了一種雷射同軸加工裝置及方法，以解決現有技術中存在的費時費力，精度不高以及降低產品質量的問題。
為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種雷射同軸加工裝置，包括雷射器、依次設於所述雷射器下方的第一分光鏡和待加工工件、與所述第一分光鏡水平設置的第二分光鏡、分設於所述第二分光鏡兩側的光源和圖像採集及處理單元以及分別與所述雷射器和圖像採集及處理單元連接的控制器，所述雷射器和第二分光鏡分設於所述第一分光鏡的兩側，所述雷射器、光源和圖像採集及處理單元的光軸同軸設置。
進一步的，所述第一分光鏡和第二分光鏡與水平方向的夾角為45度。
進一步的，所述第一分光鏡與所述雷射器對應的一側設有透光膜。
進一步的，所述光源位於所述第二分光鏡上方，所述圖像採集及處理單元位於所述第二分光鏡右側。
進一步的，所述第二分光鏡與所述圖像採集單元對應的一側設有透光膜。
進一步的，所述圖像採集及處理單元採用CCD圖像採集及處理單元。
本發明還提供一種如上所述的雷射同軸加工裝置的加工方法，包括以下步驟：
S1：所述光源發出的光線依次經第二分光鏡和第一分光鏡反射後投射至待加工工件表面進行反射，反射的光線依次經第一分光鏡和第二分光鏡後由所述圖像採集及處理單元進行採集；
S2：所述圖像採集及處理單元根據採集的圖像確定待加工工件的加工輪廓和加工點的坐標信息，並將上述信息發送至控制器；
S3：所述控制器根據接收的加工輪廓和加工點的坐標信息控制雷射器發出雷射對待加工工件進行同軸加工。
進一步的，所述光源發出的光束、圖像採集及處理單元發出的光束以及雷射器發出的雷射束為同軸光。
進一步的，所述光源發出的光線依次經第二分光鏡和第一分光鏡反射後垂直入射到待加工工件的表面，所述雷射器發出的雷射從第一分光鏡中透射之後垂直入射到所述待加工工件的表面。
本發明提供的雷射同軸加工裝置及方法，該裝置包括雷射器、依次設於所述雷射器下方的第一分光鏡和待加工工件、與所述第一分光鏡水平設置的第二分光鏡、分設於所述第二分光鏡兩側的光源和圖像採集及處理單元以及分別與所述雷射器和圖像採集及處理單元連接的控制器，所述雷射器和第二分光鏡分設於所述第一分光鏡的兩側，所述雷射器、光源和圖像採集及處理單元的光軸同軸設置。本發明中雷射器、光源和圖像採集及處理單元的光軸同軸設置，通過設置第一分光鏡和第二分光鏡實現了同軸加工，只要進行一次調整，即可實現不間斷加工，提高了效率，且保證了加工精度；同時雷射加工精度高，可滿足多種工藝，不僅可以加工高精度內孔，還可以進行去毛刺加工，提高精度的同時實現一機多用，節約了成本。
附圖說明
圖1是本發明雷射同軸加工裝置的結構示意圖。
圖中所示：1、雷射器；2、第一分光鏡；3、待加工工件；4、第二分光鏡；5、光源；6、圖像採集及處理單元。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作詳細描述：
如圖1所示，本發明提供了一種雷射同軸加工裝置，包括雷射器1、依次設於所述雷射器1下方的第一分光鏡2和待加工工件3、與所述第一分光鏡2水平設置的第二分光鏡4、分設於所述第二分光鏡4兩側的光源5和圖像採集及處理單元6以及分別與所述雷射器1和圖像採集及處理單元6連接的控制器(圖中未標出)，所述雷射器1和第二分光鏡4分設於所述第一分光鏡2的兩側，所述雷射器1、光源5和圖像採集及處理單元6的光軸同軸設置。具體的，所述雷射器1、光源5和圖像採集及處理單元6的光軸同軸設置，三者發出的光為同軸光，第一分光鏡2和第二分光鏡4沿水平方向相互平行設置，對光源5或雷射器1發出的光進行透射或反射以實現同軸加工，光源5發出的光線依次經第二分光鏡4和第一分光鏡2反射後投射至待加工工件3表面進行反射，本實施例中是指上表面，反射的光線依次經第一分光鏡2和第二分光鏡4後由所述圖像採集及處理單元6進行採集並根據採集的圖像獲得待加工工件的加工輪廓和加工點的坐標信息，並將上述信息發送至控制器以控制雷射器1發出雷射對待加工工件3進行同軸加工，在加工過程中，只要進行一次調整即可實現對不同的待加工工件3的連續加工，提高了效率，且保證了加工精度。
優選的，所述第一分光鏡2和第二分光鏡4與水平方向的夾角為45度，所述第一分光鏡2與所述雷射器1對應的一側設有透光膜，圖1中，雷射器1位於第一分光鏡2的上方，對應的，透光膜位於第一分光鏡2的左側，雷射器1發出的雷射從第一分光鏡2透射之後垂直入射到所述待加工工件3的表面。
優選的，所述光源5位於所述第二分光鏡4上方，所述圖像採集及處理單元6位於所述第二分光鏡4右側，所述第二分光鏡4與所述圖像採集及處理單元6對應的一側設有透光膜，對光源5發出的光線進行反射，對圖像採集及處理單元6發出的光線進行透射，使其透過第二分光鏡4採集其左側的圖像。優選的，所述圖像採集及處理單元6採用CCD圖像採集及處理單元。
本發明還提供一種如上所述的雷射同軸加工裝置的加工方法，包括以下步驟：
S1：所述光源5發出的光線依次經第二分光鏡4和第一分光鏡2反射後投射至待加工工件3的表面進行反射，反射的光線依次經第一分光鏡2和第二分光鏡4後由所述圖像採集及處理單元6進行採集；具體的，所述光源5位於所述第二分光鏡4上方，所述圖像採集及處理單元6位於所述第二分光鏡4右側，所述第二分光鏡4與所述圖像採集及處理單元6對應的一側設有透光膜，對光源5發出的光線進行反射，對圖像採集及處理單元6發出的光線進行透射，使其透過第二分光鏡4採集其左側的圖像。本實施例中，所述光源5發出的光線依次經第二分光鏡4和第一分光鏡2反射後垂直入射到待加工工件3表面。
S2：所述圖像採集及處理單元6根據採集的圖像獲得待加工工件3的加工點輪廓和坐標信息，並將上述信息發送至控制器；由於雷射器1、光源5和圖像採集及處理單元6的光軸同軸設置，即三者中心發出的光打到待加工工件3時保持重合，使從三者對應點出發的光束形成同軸光，非對應點的光束為平行光，如圖1中經過第一分光鏡2後的細實線和虛線平行，因此三者的坐標系一致，根據圖像採集及處理單元6獲得的待加工工件3的加工點輪廓和坐標信息進行加工可以保證加工精度。
S3：所述控制器根據獲得的加工點輪廓和坐標信息控制雷射器發出雷射對待加工工件3進行加工。具體的，所述雷射器1發出的雷射從第一分光鏡2中透射過之後垂直入射到所述待加工工件3表面。
綜上所述，本發明提供的雷射同軸加工裝置及方法，該裝置包括雷射器1、依次設於所述雷射器1下方的第一分光鏡2和待加工工件3、與所述第一分光鏡2水平設置的第二分光鏡4、分設於所述第二分光鏡4兩側的光源5和圖像採集及處理單元6以及分別與所述雷射器1和圖像及處理採集單元6連接的控制器，所述雷射器1和第二分光鏡4分設於所述第一分光鏡2的兩側，所述雷射器1、光源5和圖像採集及處理單元6的光軸同軸設置。本發明中雷射器1、光源5和圖像採集及處理單元6的光軸同軸設置，通過設置第一分光鏡2和第二分光鏡4實現了同軸加工，只要進行一次調整，即可實現不間斷加工，提高了效率，且保證了加工精度；同時雷射加工精度高，可滿足多種工藝，不僅可以加工高精度內孔，還可以進行去毛刺加工，提高精度的同時實現一機多用，節約了成本。
雖然說明書中對本發明的實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為提示，不應限定本發明的保護範圍。在不脫離本發明宗旨的範圍內進行各種省略、置換和變更均應包含在本發明的保護範圍內。