[实用新型]用于辊类表面毛化的具有可控分布毛化点的激光加工装置

说明书

本实用新型涉及一种用于辊类表面毛化的激光加工装置，特别是涉及一种用于辊类表面毛化的具有可控分布毛化点的YAG激光加工装置。

YAG激光毛化设备是中国科学院力学研究所在九十年代研究开发的冷轧辊激光加工装置，如：中国专利号：ZL92113223.9，发明名称：“高重频调制多脉冲YAG激光刻花系统及加工方法”。该设备采用高重复频率的大功率激光脉冲作用于轧辊表面，在辊面上产生无数一定形貌的强化微坑(毛化点)。这种表面有一定粗糙度的激光毛化轧辊可直接用于冷轧薄板(带)的轧制和平整。激光毛化辊比喷丸毛化辊有更长的使用时间，能增加轧制的速度，改善板形，减少板面的划伤，有利于克服板卷退火时的粘连。所生产的YAG激光毛化板(厚0.05-1.2mm)具有良好延伸率和成型性，优良涂漆光亮度，化学镀层牢固，是汽车，家电，电子器件和装饰板用优良材料。在该专利中激光毛化设备由普通车床改造而成。其工作过程是机床主轴电机驱动轧辊旋转，同时驱动移动架上的激光头平移，声光电源控制激光器发出固定频率的激光脉冲，从而在轧辊上打出一条等螺距的由毛化点构成的螺旋线。螺旋线每一圈上的毛化点间距基本相等，这是由于激光脉冲频率固定，主轴转速基本恒定。由于声光电源(控制激光器)的控制与主轴旋转的控制是相互独立的，没有实现同步控制，而主轴转速稳速精度有限，导致毛化点点距的误差。在整条螺旋线上这一误差是累加的，所以各圈之间的毛化点的分布没有规律，基本上是随机的。实验表面毛化点随机分布的毛化板，它的各个部位及其各个方向的性能有较大差异，并且这种差异的分布也是随机的。毛化点的分布对毛化板的性能影响很大，实现毛化点的可控分布对提高毛化板的均匀度有重要意义。

又如：中国专利号：ZL94220848.X，发明名称：“用于轧辊表面毛化的激光加工设备”。该激光毛化设备总体结构示意图如图1所示，该装置由机床床头、机床床身和机床床尾三部分组成。机床床头包括机床主轴电机、机床主轴变速箱、卡盘、机床移动变速箱和滑润泵等；机床床身包括机床导轨及上面的移动架、光杆和顶尖座等；机床床尾包括激光器、激光电源、声光电源、控制器和水箱等。其缺点：由于没有安装轧辊位置检测装置，无法同步控制声光电源和机床主轴旋转；由于激光器固定不动，毛化过程中有光程差，光斑大小不一致，导致毛化微坑大小不一致；由于机床主轴旋转和移动架移动不是无级调速，无法实现毛化点圆周方向的间距(点距)和轴向间距(螺距)任意调节。

本实用新型的目的在于克服上述已有辊类表面毛化激光加工装置的缺点，为了提高毛化板的均匀度，为了实现被加工的辊类表面毛化点在圆周方向的分布可控，点间距无级可调；为了使设备适用于凸、凹或S型辊面的激光毛化，提高设备适用性；从而提供一种用于辊类表面毛化的具有可控分布毛化点的激光加工装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型提供的一种用于辊类表面毛化的具有可控分布毛化点的激光加工装置包括：机械传动机构、激光器和光路部分、用于控制传动和激光器的控制部分；所述的机械传动机构包括一两维数控机床，机床头内安装一变频器，其一侧上部固定一用于装卡辊的卡盘，其下部固定导轨一端，机床主轴通过变速箱与电机连接，机床导轨另一端上安装有一用于装卡辊的顶尖座；机床的导轨上安装一移动架，所述的激光器和光路部分包括激光器、声光盒、声光电源及激光电源电联接，和由反射镜、扩束镜、聚焦镜组成的光路，其特征在于：所述的移动架为上下两层的两维移动架，下层装有A路或A、B两路声光电源及激光电源，上层平台装有A路、或A、B两路激光器及其声光盒、光路和光路切换装置、用于显示激光毛化状况的CCD摄像装置、带有横向调节机构的激光头；一速度无级可调的伺服电机与滚珠丝杆直联，通过丝母联接移动架与导轨滑配；主轴套与机床主轴的另一端用螺纹连接，主轴套经弹性片联轴节与一增量编码器轴相连；增量编码器端面固定增量编码器安装套并经安装套与机床主轴变速箱相连；所述的用于控制传动和激光器的控制部分包括：工控机内的D/A接口卡输出的信号到变频器、机床主轴电机；主轴电机连同辊旋转时增量编码器输出反映辊旋转位置的脉冲信号输入到工控机内的可控分布接口卡，经计算机处理后控制声光电源和纵向伺服驱动器，纵向伺服驱动器驱动纵向伺服电机，经滚珠丝杆带动两维移动架。