一種控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置的制作方法

本實用新型涉及激光加工領(lǐng)域，具體涉及一種控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置。

背景技術(shù)：

激光表面合金化是達到表面強化的方法。該技術(shù)的特點是能在材料表面進行各種合金元素的合金化，改善材料表面的性能；能在零件需要強化部部位進行局部處理，以達到性能要求。激光熔敷，是一種新的表面改性技術(shù)，它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。激光淬火是利用高能激光束將材料表面加熱到相變點以上，隨著材料自身冷卻，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。

以上所述激光加工技術(shù)雖然優(yōu)于某些傳統(tǒng)技術(shù)，但激光加工技術(shù)是采用高能激光束作為熱源，工件在高溫條件下的強度降低；加熱、冷卻時各部位的溫度變化也很難完全一致；工件在加熱、冷卻時各部位溫度變化的不同時性，會引起工件熱(膨脹)應(yīng)力和組織(轉(zhuǎn)變時體積產(chǎn)生變化)應(yīng)力的變化。當(dāng)熱應(yīng)力、組織應(yīng)力或兩者之合，大于該瞬間溫度下工件某部位的塑性抗力時，就會在這一部位發(fā)生不可逆的變形——熱變形。由于激光加工時熱脹冷縮是必然的，所以目前熱 變形沒有徹底有效的消除方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中的問題，本實用新型提供了一種在激光加工過程中，使工件加熱膨脹之后能夠軸向自由收縮，能夠有效消除工件熱變形的控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本實用新型提供了一種控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置，包括機床、連接板、冷卻介質(zhì)噴頭、柔性液體輸送管(4)、微型水泵和冷卻介質(zhì)循環(huán)箱；待加工工件夾持在機床上；

連接板包括固定連接的豎直板和水平板；連接板的豎直板與激光器連接，水平板安裝冷卻介質(zhì)噴頭；冷卻介質(zhì)噴頭位于待加工工件的上方；冷卻介質(zhì)循環(huán)箱安裝在機床上并且位于待加工工件的下方；

微型水泵安裝在柔性液體輸送管和冷卻介質(zhì)循環(huán)箱之間；冷卻介質(zhì)噴頭的進水口與柔性液體輸送管連通；冷卻介質(zhì)噴頭的出水口正對待加工工件。

具體來說，通常待加工工件在激光器加工過程中均采用一端安裝在機床的卡盤中，另一端通過錐頂頂住的方式；待加工工件7在加工過程中會出現(xiàn)軸向伸展和收縮，為了消除這一變化帶來的影響，本發(fā)明的錐頂采用彈性件。

為了更好的支撐待加工工件，該裝置還包括用于支承待加工工件的支撐組件；支撐組件包括托輥組以及三維移動平臺；三維移動平臺固定安裝在機床上，托輥組安裝在三維移動平臺上。

為了增冷卻效果，上述連接板的豎直板上開設(shè)U型孔，通過螺栓與激光器連接并可沿著豎直方向移動，通常確保冷卻介質(zhì)噴頭距離待加工工件的高度為20-60mm之間。

為了使得冷卻介質(zhì)噴頭冷卻范圍，上述連接板的水平板上開設(shè)U型孔，通過螺栓與冷卻介質(zhì)噴頭連接并可沿著水平方向移動，冷卻介質(zhì)噴頭在水平方向的移動距離控制在80-200mm之間。

具體的說，上述冷卻介質(zhì)循環(huán)箱內(nèi)盛裝的冷卻介質(zhì)為自來水或冰水混合物或冰鹽水混合物。

上述待加工工件為圓柱形。

上述柔性液體輸送管的兩端均安裝快速插頭，便于后期對冷卻介質(zhì)噴頭、柔性液體輸送管以及冷卻介質(zhì)循環(huán)箱拆卸清理。

本實用新型的有益效果是：

1、采用本實用新型的裝置能夠有效的控制激光加工過程中產(chǎn)生的熱變形，操作簡單便捷，提高激光加工效率，成本低廉等特點，有益于促進激光加工在各行業(yè)的發(fā)展。

2、本實用新型采用彈性件作為機床錐頂可以有效的消除待加工工件在加工過程中的軸向伸展和收縮。

附圖說明：

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記如下：

1-激光器、2-連接板、3-冷卻介質(zhì)噴頭、4-柔性液體輸送管、5-微型水泵、6-冷卻介質(zhì)循環(huán)箱、7-工件、8-錐頂、9-機床、10-托輥 組、11-三維移動平臺、12-支撐組件、13-豎直板、14-水平板。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細的描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚的理解本實用新型的方案，但并不因此限制本實用新型的保護范圍。

如圖1所示，本實用新型所述的一種控制激光器加工過程中工件熱變形的裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)包括：一臺機床9、一臺激光器1(半導(dǎo)體激光器)，連接板2、冷卻介質(zhì)噴頭3、柔性液體輸送管4、微型水泵5、冷卻介質(zhì)循環(huán)箱6、待加工工件7以及支撐組件12；待加工工件7夾持在機床9上；連接板2包括固定連接的豎直板13和水平板14；連接板2的豎直板13與激光器1連接，水平板14安裝冷卻介質(zhì)噴頭3；冷卻介質(zhì)噴頭3位于待加工工件7的上方；冷卻介質(zhì)循環(huán)箱6安裝在機床9上并且位于待加工工件7的下方；

豎直板13和水平板14上均開設(shè)有U形孔，通過螺栓連接在所述激光器1上，便于調(diào)節(jié)所述冷卻介質(zhì)噴頭3距離待加工待加工工件7的高度在20-60mm范圍內(nèi)。

冷卻介質(zhì)噴頭3通過螺栓連接在水平板14上，且可以在水平板14上左右移動，用以調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)噴頭3與激光器1之間的水平距離在80-200mm范圍內(nèi)。

微型水泵5通過柔性液體輸送管4分別以快插接頭方式連接所述冷卻介質(zhì)噴頭3和所述冷卻介質(zhì)循環(huán)箱6，便于拆卸清理。

冷卻介質(zhì)循環(huán)箱6底部可直接安裝滑輪，且與機床水平軸相連， 便于時刻隨著激光器移動，保證冷卻介質(zhì)的循環(huán)。

另外需要重點說明的是：通常待加工工件7在激光器1加工過程中均采用一端安裝在機床9的卡盤中，另一端通過錐頂8頂住的方式；待加工工件7在加工過程中會出現(xiàn)軸向伸展和收縮，本發(fā)明的錐頂8采用彈性件。

為了更好的支撐待加工工件7，用于調(diào)整待加工工件在加工過程中的位置和適應(yīng)不同大小的待加工工件，該裝置還包括用于支承待加工工件7的支撐組件12；支撐組件12包括托輥組10以及三維移動平臺11；三維移動平臺11固定安裝在機床9上，托輥組10安裝在三維移動平臺11上。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的有點。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書只是說明本實用新型，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的范圍內(nèi)。