一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备及其毛刺去除方法与流程

文档序号:19899889发布日期:2020-02-11 13:44阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备,其特征是,该设备包括主体框架平台、加工运动平台、升降夹具调节装置、光束角度可调激光加工头装置,所述主体框架平台由加工平台底座和机柜组成,所述机柜用于放置激光器、运动控制器以及安装电气器件和操作面板;所述加工运动平台包括x、y、z、θ四轴伺服运动机构,其中x、y、θ三轴伺服运动机构安装固定在所述加工平台底座上,z轴伺服运动机构竖直固定在所述机柜的框架一侧,所述光束角度可调激光加工头装置安装于z轴伺服运动机构;所述升降夹具调节装置包括三爪卡盘、升降架机构、活动顶针装置,其中升降架机构与y轴伺服运动机构固定、三爪卡盘固定在θ轴伺服运动机构上,所述活动顶针装置与升降架机构安装连接,并与三爪卡盘配合以固定轴类件。

2.根据权利要求1所述的一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备,其特征是,所述运动控制器采用32位stm32芯片,用以实现对四轴伺服运动机构的运动控制和激光器控制。

3.根据权利要求1所述的一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备,其特征是,所述加工运动平台,x、y、z轴伺服运动机构分别由运动平台、伺服电机、导轨、传动丝杠、丝杠尾座组成,θ轴运动机构由伺服电机、减速装置、θ轴运动平台组成;所述机柜的框架一侧固定z轴运动平台,所述z轴运动平台上设有z轴悬架结构,所述z轴悬架结构由伺服电机、传动丝杠驱动使其沿z向运动,所述光束角度可调激光加工头装置固定于z轴悬架结构;

所述加工平台底座设置x轴运动平台,所述x轴运动平台上设置y轴运动平台,并由伺服电机、传动丝杠驱动y轴运动平台沿x向运动,所述y轴运动平台上设置θ轴运动平台,并由伺服电机、传动丝杠驱动θ轴运动平台沿y向运动;所述三爪卡盘通过旋转圆盘安装于θ轴运动平台,并通过伺服电机、减速装置驱动旋转圆盘,继而使三爪卡盘周向旋转;所述运动控制器与各伺服电机控制连接。

4.根据权利要求1所述的一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备,其特征是,所述光束角度可调激光加工头装置包括激光聚焦头、激光器光纤头、悬架结构、光头固定结构,所述悬架结构固定于z轴悬架结构;所述光头固定结构上下两头分别固定着激光器光纤头和激光聚焦头,并且光头固定结构还与悬架结构下方的伺服电机输出轴连接,通过伺服电机的驱动实现激光加工头角度变化,进一步实现光束角度调节,所述运动控制器与该伺服电机控制连接。

5.根据权利要求4所述的一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备,其特征是,所述激光聚焦头设置有辅助吹气结构,用于更有效地实现精整表面的加工质量。

6.根据权利要求1所述的一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备,其特征是,所述升降夹具调节装置,其中升降架机构包括手动摇把、转向转换结构、升降架横向架结构、升降架主体结构,所述升降架横向结构通过导轨、竖直方向丝杠与升降架主体结构相连,所述活动顶针装置安装于升降架横向结构上;手动摇把通过转向转换结构实现横向旋转转换成竖直方向丝杠的旋转,进一步实现升降架横向结构的升降运动。

7.一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备的毛刺去除方法,其特征是,包括以下步骤:

(1)调整所述升降夹具调节装置升降架横向结构上下位置,将轴类件按照正确的加工方向垂直放置到三爪卡盘卡爪内,旋紧三爪卡盘,旋转手动摇把上下调节升降架横向结构,使活动顶针装置的顶尖与轴类件一端的中心孔相抵,拧下手动摇把后方的固定锁,将此时升降架横向结构的位置固定;

(2)通过运动控制器操纵所述光束角度可调激光加工头装置中的伺服电机设定相应的激光光束角度,分别调整x、y、z、θ轴运动平台位置,使得工件边缘位于初始加工位置,待加工表面处于激光焦点位置且激光光束与轴类件轴线在同一竖直平面内;

(3)选择大功率纳秒激光器,设定纳秒激光加工参数,启动加工程序进行粗加工,y、z、θ轴运动平台相互协调开始加工,每完成一周加工,程序自动调节焦点位置,焦点位置深入毛刺内部直至完成毛刺去除,形成边缘倒角形态;

(4)选择小功率皮秒激光器,设定皮秒激光加工参数进行精加工,重复(3)的步骤完成后续加工。

8.根据权利要求7所述的一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备的毛刺去除方法,其特征是,每完成一周加工,程序根据光束角度自动调节焦点位置,沿光束方向上移或者下移焦点,所述变焦点调节焦距变化范围为1-10mm,最小变焦距离10um。

9.根据权利要求7所述的一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备的毛刺去除方法,其特征是,初始粗加工选择纳秒激光加工参数范围如下:激光功率100-500w、匀速扫描速率1-100mm/s、重复次数1-20次;精加工选择皮秒激光加工参数范围如下:激光功率1-50w、匀速扫描速率100-500mm/s、重复次数1-20次。

10.根据权利要求7所述的一种轴类件边缘毛刺激光精整加工设备的毛刺去除方法,其特征是,当进行轴类件边缘下沿加工时,选用斜向下的光速角度0-90°,当进行轴类件边缘上沿加工时,选用斜向上的光速角度0-(-90°)。

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