一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置的制作方法

本实用新型涉及激光淬火领域，具体涉及一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置。

背景技术：

国内外研究表明，激光表面淬火可以显著的提高工件表面的强度和疲劳寿命，改善工件的性能。然而，在激光淬火对圆柱体工件表面进行连续淬火的过程中，为达到表面全部硬化的效果，激光束必须螺旋进给，这使得工件表面热影响区存在互相重叠搭接的区域。这会严重影响表面处理的效果，降低零件使用寿命。而且在处理圆柱体工件时，由于工件表面积较大，用螺旋方式进给的激光淬火工艺效率低下。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，一方面，该方法消除了传统激光对工件外表面淬火时产生的热影响区搭接区域，改善了工件质量；另一方面，因为进给方式不同，显著的提高了处理效率。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，包括激光发生器、准直镜、圆锥透镜、圆环透镜和圆环反射镜，所述圆环反射镜套在圆柱体工件的外侧；所述激光发生器发射激光束依次穿过准直镜、圆锥透镜和圆环透镜射到所述圆环反射镜上，将所述激光束变为环形激光束聚焦在圆柱体工件的外表面上。

采用以上技术方案，使用圆锥透镜可以使激光束变为环形，通过圆环反射镜控制光路，使环形激光聚焦在圆柱体工件外表面，进行淬火强化。由于激光的光斑作用表面由点变成环状的线，通过工件或激光光路控制装置的直线进给运动即可对整个工件的外表面进行淬火强化处理，而无需螺旋进给。

该装置的具体实施步骤如下：

步骤一：根据工件的材质、形状等条件，制定合理的工艺参数，如激光强度，焦距，进给速度等。

步骤二：将工件从圆心处穿过激光淬火装置，调整激光淬火装置和工件外表面的间隙，将激光淬火装置移动到淬火起点位置。

步骤三：打开激光发生器，以设定好的工艺参数对工件外表面进行淬火强化，激光淬火装置直线进给，到设定的终点位置自动停止，完成对工件外表面的淬火强化。

作为优选，所述激光发生器为光纤激光器。

作为优选，所述圆环反射镜内侧面采用45°的反射镜面。

作为优选，所述圆柱体工件装夹在进给装置上，随着进给装置移动。

作为优选，所述激光发生器、所述准直镜、所述圆锥透镜和所述圆环透镜位于同一水平中心线上。

综上，本实用新型的有益效果在于：使用本方法进行工件外表面处理的过程中，激光束连续直线进给，不存在热影响区互相搭接的情况，强化深度和效果更佳均匀。除此之外，使用该种方法不但可以使激光束能量更加稳定，而且无需螺旋进给，显著的提高了淬火强化的效率。该装置成本低，运动方式简单，有广阔的市场及应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构视图。

附图标记说明如下：

1、激光发生器；2、准直镜；3、圆锥透镜；4、圆环透镜；5、圆环反射镜；6、圆柱体工件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1所示，本实用新型提供了一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，包括激光发生器1、准直镜2、圆锥透镜3、圆环透镜4和圆环反射镜5，这些都是目前常用的光路部件。所述圆环反射镜5套在圆柱体工件6的外侧；所述激光发生器1发射激光束依次穿过准直镜2、圆锥透镜3和圆环透镜4射到所述圆环反射镜5上，将所述激光束变为环形激光束聚焦在圆柱体工件6的外表面上。以上结构，圆锥透镜3可以使激光束变为环形，通过圆环反射镜5控制光路，使环形激光聚焦在圆柱体工件6外表面，进行淬火强化。由于激光的光斑作用表面由点变成环状的线，通过工件或激光光路控制装置的直线进给运动即可对整个工件的外表面进行淬火强化处理，而无需螺旋进给。

该装置的具体实施步骤如下：

步骤一：根据工件的材质、形状等条件，制定合理的工艺参数，如激光强度，焦距，进给速度等。

步骤二：将工件从圆心处穿过激光淬火装置，调整激光淬火装置和工件外表面的间隙，将激光淬火装置移动到淬火起点位置。

步骤三：打开激光发生器1，以设定好的工艺参数对工件外表面进行淬火强化，激光淬火装置直线进给，到设定的终点位置自动停止，完成对工件外表面的淬火强化。

作为本案优选的实施方式，所述激光发生器1为光纤激光器。所述圆环反射镜5内侧面采用45°的反射镜面，能够将环形激光束反射到圆柱体工件6表面。所述圆柱体工件6装夹在进给装置上，随着进给装置移动，进给稳定性好，提高激光淬火的质量。所述激光发生器1、所述准直镜2、所述圆锥透镜3和所述圆环透镜4位于同一水平中心线上。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，其特征在于：包括激光发生器、准直镜、圆锥透镜、圆环透镜和圆环反射镜，所述圆环反射镜套在圆柱体工件的外侧；所述激光发生器发射激光束依次穿过准直镜、圆锥透镜和圆环透镜射到所述圆环反射镜上，将所述激光束变为环形激光束聚焦在圆柱体工件的外表面上。

2.根据权利要求1所述一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，其特征在于：所述激光发生器为光纤激光器。

3.根据权利要求1所述一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，其特征在于：所述圆环反射镜内侧面采用45°的反射镜面。

4.根据权利要求1所述一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，其特征在于：所述圆柱体工件装夹在进给装置上，随着进给装置移动。

5.根据权利要求1所述一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，其特征在于：所述激光发生器、所述准直镜、所述圆锥透镜和所述圆环透镜位于同一水平中心线上。

技术总结
本实用新型公开了一种圆柱体工件表面连续无搭接激光淬火装置，包括激光发生器、准直镜、圆锥透镜、圆环透镜和圆环反射镜，所述圆环反射镜套在圆柱体工件的外侧；所述激光发生器发射激光束依次穿过准直镜、圆锥透镜和圆环透镜射到所述圆环反射镜上，将所述激光束变为环形激光束聚焦在圆柱体工件的外表面上。有益效果在于：使用本方法进行工件外表面处理的过程中，激光束连续直线进给，不存在热影响区互相搭接的情况，强化深度和效果更佳均匀。

技术研发人员：刘祥宇;楚文龙;姚和川;杨九霞
受保护的技术使用者：沈阳中科煜宸科技有限公司
技术研发日：2019.06.04
技术公布日：2020.07.03