一种控制激光器加工过程中工件热变形的装置的制作方法

本实用新型涉及激光加工领域，具体涉及一种控制激光器加工过程中工件热变形的装置。

背景技术：

激光表面合金化是达到表面强化的方法。该技术的特点是能在材料表面进行各种合金元素的合金化，改善材料表面的性能；能在零件需要强化部部位进行局部处理，以达到性能要求。激光熔敷，是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。激光淬火是利用高能激光束将材料表面加热到相变点以上，随着材料自身冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化的淬火技术。

以上所述激光加工技术虽然优于某些传统技术，但激光加工技术是采用高能激光束作为热源，工件在高温条件下的强度降低；加热、冷却时各部位的温度变化也很难完全一致；工件在加热、冷却时各部位温度变化的不同时性，会引起工件热(膨胀)应力和组织(转变时体积产生变化)应力的变化。当热应力、组织应力或两者之合，大于该瞬间温度下工件某部位的塑性抗力时，就会在这一部位发生不可逆的变形——热变形。由于激光加工时热胀冷缩是必然的，所以目前热 变形没有彻底有效的消除方法。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本实用新型提供了一种在激光加工过程中，使工件加热膨胀之后能够轴向自由收缩，能够有效消除工件热变形的控制激光器加工过程中工件热变形的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种控制激光器加工过程中工件热变形的装置，包括机床、连接板、冷却介质喷头、柔性液体输送管(4)、微型水泵和冷却介质循环箱；待加工工件夹持在机床上；

连接板包括固定连接的竖直板和水平板；连接板的竖直板与激光器连接，水平板安装冷却介质喷头；冷却介质喷头位于待加工工件的上方；冷却介质循环箱安装在机床上并且位于待加工工件的下方；

微型水泵安装在柔性液体输送管和冷却介质循环箱之间；冷却介质喷头的进水口与柔性液体输送管连通；冷却介质喷头的出水口正对待加工工件。

具体来说，通常待加工工件在激光器加工过程中均采用一端安装在机床的卡盘中，另一端通过锥顶顶住的方式；待加工工件7在加工过程中会出现轴向伸展和收缩，为了消除这一变化带来的影响，本发明的锥顶采用弹性件。

为了更好的支撑待加工工件，该装置还包括用于支承待加工工件的支撑组件；支撑组件包括托辊组以及三维移动平台；三维移动平台固定安装在机床上，托辊组安装在三维移动平台上。

为了增冷却效果，上述连接板的竖直板上开设U型孔，通过螺栓与激光器连接并可沿着竖直方向移动，通常确保冷却介质喷头距离待加工工件的高度为20-60mm之间。

为了使得冷却介质喷头冷却范围，上述连接板的水平板上开设U型孔，通过螺栓与冷却介质喷头连接并可沿着水平方向移动，冷却介质喷头在水平方向的移动距离控制在80-200mm之间。

具体的说，上述冷却介质循环箱内盛装的冷却介质为自来水或冰水混合物或冰盐水混合物。

上述待加工工件为圆柱形。

上述柔性液体输送管的两端均安装快速插头，便于后期对冷却介质喷头、柔性液体输送管以及冷却介质循环箱拆卸清理。

本实用新型的有益效果是：

1、采用本实用新型的装置能够有效的控制激光加工过程中产生的热变形，操作简单便捷，提高激光加工效率，成本低廉等特点，有益于促进激光加工在各行业的发展。

2、本实用新型采用弹性件作为机床锥顶可以有效的消除待加工工件在加工过程中的轴向伸展和收缩。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记如下：

1-激光器、2-连接板、3-冷却介质喷头、4-柔性液体输送管、5-微型水泵、6-冷却介质循环箱、7-工件、8-锥顶、9-机床、10-托辊 组、11-三维移动平台、12-支撑组件、13-竖直板、14-水平板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本实用新型的方案，但并不因此限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型所述的一种控制激光器加工过程中工件热变形的装置，该装置的结构包括：一台机床9、一台激光器1(半导体激光器)，连接板2、冷却介质喷头3、柔性液体输送管4、微型水泵5、冷却介质循环箱6、待加工工件7以及支撑组件12；待加工工件7夹持在机床9上；连接板2包括固定连接的竖直板13和水平板14；连接板2的竖直板13与激光器1连接，水平板14安装冷却介质喷头3；冷却介质喷头3位于待加工工件7的上方；冷却介质循环箱6安装在机床9上并且位于待加工工件7的下方；

竖直板13和水平板14上均开设有U形孔，通过螺栓连接在所述激光器1上，便于调节所述冷却介质喷头3距离待加工待加工工件7的高度在20-60mm范围内。

冷却介质喷头3通过螺栓连接在水平板14上，且可以在水平板14上左右移动，用以调节冷却介质喷头3与激光器1之间的水平距离在80-200mm范围内。

微型水泵5通过柔性液体输送管4分别以快插接头方式连接所述冷却介质喷头3和所述冷却介质循环箱6，便于拆卸清理。

冷却介质循环箱6底部可直接安装滑轮，且与机床水平轴相连， 便于时刻随着激光器移动，保证冷却介质的循环。

另外需要重点说明的是：通常待加工工件7在激光器1加工过程中均采用一端安装在机床9的卡盘中，另一端通过锥顶8顶住的方式；待加工工件7在加工过程中会出现轴向伸展和收缩，本发明的锥顶8采用弹性件。

为了更好的支撑待加工工件7，用于调整待加工工件在加工过程中的位置和适应不同大小的待加工工件，该装置还包括用于支承待加工工件7的支撑组件12；支撑组件12包括托辊组10以及三维移动平台11；三维移动平台11固定安装在机床9上，托辊组10安装在三维移动平台11上。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的有点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书只是说明本实用新型，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。