专利名称：一种彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械加工领域，特别是涉及一种彩色显像管玻屏制造用凸模 激光熔覆修复装置，属于利用激光进行的机械制造与加工领域。
背景技术：
彩色显像管玻屏是将高温玻璃熔液滴在玻屏模具中，并通过玻屏压机压制成型 的。彩色显像管玻屏模具主要由屏凸模、模圈以及底模三部分组成。玻屏压制时，通过料滴 剪刀机将高温熔化的玻璃料滴剪切滴入底模中，在玻屏压机的作用下，屏凸模向下运动，与 底模一起将玻璃熔液压制成型，玻璃成型后通过模具的冷却而固化成玻屏。在此过程中，凸 模的冷却主要是通过凸模内腔流动的冷却水而降低凸模表面和侧壁的温度。在压制过程 中，凸模的温度控制对玻屏的成型起着关键性作用。由于玻屏的内面数据直接影响到电视画面的成像效果，因此凸模的表面质量以及 凸模内腔的冷却结构对玻屏的质量有着决定性的作用。随着市场竞争的日益激烈，为了提高生产效率，随着玻屏压机工作节拍不断提高， 致使玻屏的保压时间(也即玻屏的定型时间)缩短，从而对凸模表面及侧壁的温度控制提 出了更高的要求。此外，为了降低生产成本、提高生产效率，对凸模的使用寿命也提出了越 来越高的要求。近年来，为了满足日益提高玻屏产量、提高屏凸模表面及侧壁的温度控制、提升屏 凸模使用寿命的迫切要求，彩色显像管模具领域的技术人员不断开拓创新。其主要发展集 中体现在通过改进屏凸模内腔结构的设计，以提高凸模的温控及散热性能，进而保证高 品质的玻屏成型。例如河南安飞电子玻璃有限公司张晓庆在《模具制造》2008年第8卷 第1期《彩色显像管屏玻壳凸模内腔的改进》一文中提出了一种彩色显像管屏凸模内腔改 进设计的基本思路及改进后的加工方法，以及中国专利“彩色显像管玻壳成型模具保温装 置”(专利号:ZL200420086270. 0)与中国专利“彩色显像管玻屏成型用凸模”(专利号 ZL200420118649. 5)。然而在实际压制玻屏时，屏凸模表面在生产过程中将不可避免地因压制玻屏以保 证玻屏数据而不断加工，致使凸模壁厚不断变薄。此外，为了满足日益提高玻屏产量的迫切 要求，随着玻屏压机工作节拍的不断提高，势必加快屏凸模壁厚不断变薄的速度，这对于进 一步延长凸模的使用寿命将是一个巨大的挑战，因此，如何对屏凸模进行修复以延长其使 用寿命并适应不断提高的玻屏压机工作节拍是一个亟待解决的问题。
发明内容本实用新型为提供一种彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置，该装置能够对 壁厚经磨损变薄而无法满足压制玻屏要求的凸模内腔进行激光熔覆修复，以进一步延长凸 模的使用寿命。本实用新型所提供的一种彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置，包括激光器和数控机床，所述机床的床身上装有导光系统、X向平移导轨、在X向平移导轨上的且与其 垂直设置的Y向平移导轨以及设置在Y向平移导轨上的工作平台，导光系统出射光路上安 装有激光加工头，待修复的屏凸模安装在工作平台上，导光系统的输入端联接激光器的输 出，激光加工头的输入端联接导光系统的输出端，激光加工头的光轴与待修复的屏凸模的 内腔表面垂直，待修复的屏凸模以其内腔表面垂直面向于激光加工头光轴的方向安装在工 作平台上，所述激光器为大功率激光器，数控机床中设置有调节与控制激光加工头在Z向 上激光离焦量的装置，所述激光加工头内设有位于导光系统出射光路上的聚焦透镜，所述 激光加工头内设有位于导光系统出射光路上的反射镜以及抛物面反射式聚焦镜。本实用新型采用高功率激光器作为加工光源，对壁厚经磨损变薄而无法满足压制 玻屏要求的凸模内腔进行激光熔覆修复，进而保证凸模进行玻屏压制时的壁厚要求，可以 进一步延长凸模的使用寿命，在工作过程中采用金属抛物面聚焦系统，所以散热快，热变形 小，工作稳定，采用三轴联动数控系统与激光加工头和工作平台移动速度的计算机控制相 结合，能够在线调节，实现界面熔合完整、熔覆质量好的熔覆层，本实用新型结构简单，使用 寿命长，工作稳定，且加工效率高、产品质量好。
图1为本实用新型的结构示意图图2为导光系统4的结构示意图图3为激光加工头采用透射方式聚焦的示意图图4为激光加工头采用抛物面反射方式聚焦的示意图图5为现有技术中的彩色显像管玻屏成型用凸模的一般结构主视图图6为利用激光熔覆修复屏凸模内腔的原理示意图。
具体实施方式
为进一步理解本发明，给出具体实施方式
，实施例中给出的数据仅为解释本发明 所用，并非限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做 等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型所述的X、Y、Z方向为通常的立体坐标系。本实用新型是一种彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置，其结构如图1、图2 所示，数控机床3上设有激光器1，所述机床3的机身上装有导光系统4、X向平移导轨301、 置放在X向平移导轨301上的且与其垂直放置的Y向平移导轨302以及置放在Y向平移导 轨302上的工作平台303，导光系统4出射光路上安装有激光加工头5，工作平台303上安 装有待修复的屏凸模6，其中，激光器1为高功率激光器，导光系统4的输入端联接所述激光 器1的输出端，激光加工头5的输入端联接所述导光系统4的输出端，所述激光加工头5的 光轴与待修复的屏凸模6的内腔表面垂直，待修复的屏凸模6以其内腔表面垂直面向于激 光加工头5光轴的方向安装在工作平台303上。上述的激光器1可采用二氧化碳C02激光器，其输出功率从1000 6000瓦连续可 调，激光输出波长为10. 6 u m,也可以根据实际需要选择其它种类的激光器，例如Nd: YAG激 光器。由激光器1输出的激光束经如图2所示导光系统4中反射镜401反射后，光路改变90°，从上述导光系统4中出射的激光束进入激光加工头5，再由其聚焦后对所述待加工的 屏凸模6的内腔进行熔覆加工，上述熔覆加工过程中，激光离焦量的大小可由数控机床3对 所述激光加工头5在Z向进行精密调节与控制。待修复的屏凸模6以其内腔表面垂直面向于激光加工头5光轴的方向安装在工作 平台303上，所述待修复的屏凸模6可由工作平台303带动其在X向与Y向作二维运动，其 运动速度由数控机床3控制。数控机床3可采用现有的机床设备，例如XL9数控机床。所述的激光加工头可采用透射方式聚焦或采用抛物面反射方式聚焦。现举例如 下透射方式聚焦如图3所示，激光加工头5内设有位于导光系统4出射光路上的聚 焦透镜501。从导光系统4出射的激光束入射到聚焦透镜501，并由其聚焦后对所述待修复 的屏凸模内腔进行熔覆加工。熔覆过程中，激光离焦量的大小可由数控机床3对激光加工 头5在Z向进行精确调节与控制。抛物面反射方式聚焦如图4所示，激光加工头5内设有位于导光系统4出射光 路上的反射镜502以及抛物面反射式聚焦镜503。从导光系统4出射的激光束经过反射镜 502后，光路改变90°，然后入射到抛物面反射式聚焦镜503，并由其聚焦后对所述待加工 的屏凸模内腔进行熔覆加工。熔覆过程中，激光离焦量的大小可由数控机床3对激光加工 头5在Z向进行精确调节与控制。现有技术中，彩色显像管玻屏成型用凸模的一般结构如图5所示它包括凸模本 体和凸模内腔。在屏凸模6的内腔中沿凸模的周边开有冷却沟槽601，在所述屏凸模6的由 冷却沟槽601所限定的四个角部的外侧、以及沿所述冷却沟槽601的长短边分别开有冷却 斜孔602和冷却孔603，且所述冷却孔603呈对称型设置。本实用新型所提出的利用激光熔覆对屏凸模内腔进行修复的基本原理，如图6所 示屏凸模内腔在激光熔覆前，要进行预处理。首先用与所述屏凸模6相同的材料将冷却斜 孔602和冷却孔603堵住，再将镍粉用涂刷、喷涂等方法预置在所述待修复的屏凸模6的内 腔表面(包括冷却沟槽601表面)，由激光器1输出的激光束2进入导光系统4，经全反镜 401反射后，光路改变90°，沿垂直于待修复的屏凸模内腔表面方向射入激光加工头5，并 经其聚焦后对所述屏凸模6的内腔表面进行熔覆加工，工作时激光离焦量的大小，工作平 台303的X向与Y向平移速度都由数控机床3通过设定的参数集中进行运算控制。实施例采用本实用新型的技术方案，选择壁厚经磨损变薄而无法满足压制玻屏要求的彩 色显像管玻屏成型用凸模为实施对象，对其内腔表面进行了激光熔覆实验。首先用与所述 屏凸模6相同的材料将冷却斜孔602和冷却孔603堵住，再将镍粉用涂刷、喷涂等方法预置 在待修复的屏凸模内腔表面，采用大功率横流C02激光器，调整其输出功率为2000瓦，通过 数控机床精确调节与控制激光离焦量的大小，以确保熔覆过程中待加工的屏凸模内腔表面 光斑直径保持为D = 3mm,并通过数控机床控制工作平台的平移速度为600mm/min。实验过 程中，采用多道往复扫描方式进行熔覆，且多道搭接处理的搭接率为50%。当对所述屏凸 模内腔表面完成一次激光熔覆后，可获得界面熔合完整、熔覆质量好的熔覆层，其厚度可达 1mm，重复上述实验过程，当对所述屏凸模内腔表面完成五次激光熔覆后，其熔覆层厚度可 达 ，且界面熔合完整、熔覆质量好。[0028] 经过实验结果证实，本实用新型满足了前述的目的，通过对壁厚经磨损变薄而无 法满足压制玻屏要求的凸模内腔进行激光熔覆修复，进而保证了凸模在进行玻屏压制时的 壁厚要求，进一步延长了凸模的使用寿命。
权利要求一种彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置，包括激光器(1)和数控机床(3)，所述机床的床身上装有导光系统(4)、X向平移导轨(301)、在X向平移导轨(301)上的且与其垂直设置的Y向平移导轨(302)以及设置在Y向平移导轨(302)上的工作平台(303)，导光系统(4)出射光路上安装有激光加工头(5)，待修复的屏凸模(6)安装在工作平台(303)上，其特征在于导光系统(4)的输入端联接激光器(1)的输出，激光加工头(5)的输入端联接导光系统(4)的输出端，激光加工头(5)的光轴与待修复的屏凸模(6)的内腔表面垂直，待修复的屏凸模(6)以其内腔表面垂直面向于激光加工头(5)光轴的方向安装在工作平台(303)上。
2.根据权利要求1所述的彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置，其特征在于所 述激光器(1)为大功率激光器。
3.根据权利要求1所述的彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置，其特征在于数 控机床(3)中设置有调节与控制激光加工头(5)在Z向上激光离焦量的装置。
4.根据权利要求1所述的彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置，其特征在于所 述激光加工头(5)内设有位于导光系统(4)出射光路上的聚焦透镜(501)。
5.根据权利要求1所述的彩色显像管玻屏制造用凸模熔覆修复装置，其特征在于所 述激光加工头(5)内设有位于导光系统(4)出射光路上的反射镜(502)以及抛物面反射式 聚焦镜(503)。
专利摘要本实用新型提供了一种彩色显像管玻屏成型用凸模熔覆修复装置，该装置设有激光器(1)和数控机床(3)，所述机床的床身上装有导光系统(4)、X向平移导轨(301)、置放在X向平移导轨(301)上的且与其呈垂直设置的Y向平移导轨(302)以及设置在Y向平移导轨(302)上的工作平台(303)，导光系统(4)出射光路上安装有激光加工头(5)，工作平台(303)上安装有待修复的屏凸模(6)，从激光头射出的能量按照控制参数完成对凸模的熔覆修复。本实用新型结构简单、使用寿命长、工作稳定，并且加工效率高、产品质量好。
文档编号C23C24/10GK201762444SQ20102026150
公开日2011年3月16日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者杜建伟 申请人:安阳市睿愚运销有限责任公司