[发明专利]一种用于激光加工的真空箱系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种在激光加工设备中用于隔离空气、创造真空环境或者保护气环境、保证被加工零件加工质量的真空箱系统，特别是涉及一种用于激光加工的真空箱系统。

背景技术：

激光是二十世纪自然科学的重大发明之一。自从1960年世界上第一台激光器诞生以来，在近五十年里，激光科学技术以其独有的特性和强大的生命力在国防、科技、工业、农业、医学、日常生活等几乎所有领域得到了迅速发展和广泛应用。

激光的优异特性使激光加工具备了其他加工方法不具备的优异特点：

1)无接触加工，而且高能激光束的能量和移动速度均可调，可以实现多种加工目的；

2)可以加工高硬度、高脆性及高熔点的多种金属、非金属材料；

3)无“切削力”作用在工件上，“刀具”无磨损；

4)局部加工。由于激光束能量密度较高、加工速度快、对非激光照射部分没有影响或影响极小，其热影响区小、工件热变形小、后续加工量小；

5)可以通过透明介质对密封容器内的工件进行各种加工；

6)加工方法极为灵活，与数控系统结合后可对复杂工件进行加工；

7)生产效率高，加工质量可靠，经济效益好。

目前，激光加工的类型与应用主要包括：激光表面工程、激光材料去除、激光材料连接、激光原型制造等等。然而，有很多金属材料都无法在无保护状态下进行激光加工。例如，用激光焊接钛合金，钛合金是一种非常活泼的金属材料，由于表面形成致密的氧化膜，使其在常温下非常稳定。但是在高温下，钛合金则有强烈的吸氢、氧、氮的能力：空气中钛合金在250℃开始吸氢，500℃开始吸氧，600℃开始吸氮。随着温度提高，钛合金吸收气体的能力更强，最终致使钛合金焊缝质量下降以至无法应用。因此要求钛合金的激光焊接必须在充分保护气状态或者真空状态下进行。

发明内容：

为了解决上述众多金属材料无法在无保护状态下进行激光加工的问题，本发明提供一种用于激光加工的真空箱系统，可以实现在真空环境下或者保护气环境下进行三维空间内的激光加工操作。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于激光加工的真空箱系统，主要包括保护气系统、真空室、真空获得系统、冷却系统、三维工作台、送粉系统、计算机控制系统和电控系统。三维工作台固定于真空室内，保护气系统、送粉系统和真空获得系统通过软管与真空室连接。冷却系统通过软管与真空室和真空获得系统连接。计算机控制系统和电控系统通过电线与真空室、三维工作台、送粉系统、真空获得系统连接。

本发明的优点及有益效果为：

1.本发明不仅可以实现在小于2X10^-2Pa的真空环境下进行三维空间内的激光加工操作，而且可以实现在1个大气压保护气环境下进行三维空间内的激光加工操作。

2.本发明采用硒化锌透镜作为激光窗口及聚焦透镜，激光吸收率低、可透过可见光、使用寿命较长。

3.本发明采用旋片式机械真空泵与高真空油扩散泵组合方式建立起真空获得系统进行抽真空操作，工作真空度提高、抽真空效率提高，有利于提高激光加工效率和质量。

4.本发明采用真空传感器和电触点压力表两种方式读取真空箱内的真空度，既方便了操作者在不同角度的观察，又使真空度读数的可靠性进一步提高，有利于保证激光加工质量。

5.本发明采用PCI-1240运动控制卡对三维工作台进行运动控制和I/O操作，软件开发简单、数据传输距离远、抗干扰能力强、可靠性高、运行稳定。

本发明采用手动控制抽真空和充保护气过程，操作简单，安全可靠。

附图说明：

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为真空室的结构示意图。

图3为真空室中充气口和抽气口的位置示意图。

图4为透镜窗口组件结构示意图。

图5为同轴送粉嘴的结构示意图。

图6为真空室内三维工作台的结构示意图。

具体实施方式：