[实用新型]单头双光点辊类表面激光毛化加工装置

说明书

技术领域

 本实用新型属于辊类表面激光毛化处理装置，特别涉及一种单头双光点辊类表面激光毛化加工装置。

背景技术

具有特殊表面形貌的毛化冷轧薄钢板在制造业中，特别是在汽车与家电产业中有着广泛的应用。毛化冷轧薄钢板是由表面经毛化处理后的轧辊轧制而成的，因此毛化轧辊的表面形貌特征对冷轧薄钢板的深冲、涂装等工艺性能影响极大。

为了确保冷轧钢板具有优良的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄钢板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的表面进行毛化处理，以轧制出满足用户特殊工艺要求的毛化冷轧钢板。

激光轧辊毛化技术是现在使用的几种毛化技术（包括喷丸毛化、电火花毛化以及电子束毛化）中实用而又先进的一种毛化技术。

目前激光轧辊毛化技术主要分为两大类：一类是通过将连续激光调制为脉冲形式进行毛化；另一类是直接采用脉冲激光作为光源进行毛化。

目前，第一类毛化技术采用的光源为连续激光器，包括高功率CO₂轴快流激光器和高功率光纤激光器。已经研制成功且用于生产的第一类毛化装置的基本原理是：激光器发射出的高能连续激光束经光调制转盘（斩光盘）变换成脉冲激光束；利用聚焦透镜将变换后的脉冲激光束聚焦于被加工的轧辊表面进行毛化；加工过程中，轧辊旋转的同时，激光头与光学发射调制系统沿轧辊长度方向移动，在轧辊表面加工出螺旋形规则分布的微小毛化坑。例如：华中科技大学激光院研制的大型CO₂激光轧辊毛化加工成套系统。但由于该系统采用了光调制转盘技术，只有一部分激光输出能量能够得到有效利用，因而其能量利用效率不高；且机械结构复杂、设备体积庞大、相对造价较高。上述CO₂激光毛化设备由于能量利用率比较低，因此其加工效率与电火花毛化设备相比有一定差距。

发明内容

本实用新型目的是为了解决上述技术问题，提供一种单头双光点辊类表面激光毛化加工装置，该装置可以实现激光能量接近100%利用，实现加工效率的成倍增加、毛化点大小可控，使毛化点在宏观上呈现无规律性、设备结构简单、体积小、投资低。

本实用新型的技术方案如下：一种单头双光点辊类表面激光毛化加工装置，包括安装在数控机床上的激光器系统，所述激光器系统包括激光器，所述激光器至辊类表面的激光传输光路上依次布置有前导光系统、前端聚焦镜、机械调制盘、扩束镜、输出聚焦镜，所述机械调制盘由高速电机驱动，所述机械调制盘的边缘设有K个通光孔，所述K个通光孔分布于以高速电机的旋转轴为中心的圆弧上，所述通光孔之间为反射面，所述扩束镜有两套，分别与机械调制盘的通光孔及反射面对应。

述激光器为连续激光器或频率低于10kHz的低频率脉冲激光器。

所述激光器为高功率连续CO₂激光器、YAG激光器或光纤激光器。

所述机械调制盘上的通光孔数目K≥10。

所述机械调制盘上透光孔之间的反射面与高速电机的旋转轴之间呈30-90度夹角。

所述两套扩束镜与输出聚焦镜之间也设有对应的两套后导光系统。

所述前端聚焦镜为透射式聚焦镜或反射式聚焦镜。

所述扩束镜为透射式聚焦镜或反射式聚焦镜。

所述输出聚焦镜为透射式聚焦镜或反射式聚焦镜。

本实用新型提供的单头双光点辊类表面激光毛化加工装置在具体毛化加工时，同现有技术一样，待加工的轧辊工件由数控机床上的轧辊转轴和顶尖装夹，并由轧辊转轴带动旋转，其转速由数控机床控制。数控机床上的工作平台可作三维运动，其平移速度由数控机床控制。一束连续激光经过前端聚焦镜，然后由机械调制盘分为两路脉冲激光（一路通过通光孔形成，一路被通光孔之间的反射面反射而形成），分别经过扩束镜（或者还包括有导光系统），通过同一输出聚焦镜后分别聚焦于轧辊工件表面对轧辊表面实施毛化加工，从而在轧辊表面加工出两条螺旋线分布的毛化点阵。在数控机床对轧辊工件转速、机械调制盘的调制频率及工作平台平移速度的集中控制下，所述两路脉冲激光对应的聚焦光点在轧辊工件表面加工形成螺旋扫描线点阵毛化坑分布。

所述激光器优选为连续式激光器，如高功率连续CO₂激光器、YAG激光器或光纤激光器。但当使用频率低于10kHz的低频率脉冲激光器时，则会产生无序毛化加工效果。

所述导光系统通常包括导光反射镜，还可以光纤。本新型中所述前导光系统可以为导光反射镜，或者光纤及导光反射镜；后导光系统可以为导光反射镜。所述输出聚焦镜仅有一套，两路脉冲激光均聚焦于一套输出聚焦镜输出。

本实用新型的优点是：