[发明专利]一种热辅助激光喷丸成形方法与装置

权利要求书

1.一种热辅助激光喷丸成形装置，其特征在于，包括喷丸激光器及其光路部分、加热激光器及其光路部分、工件夹具控制部分、喷水部分、中央控制处理器部分；其中：

所述喷丸激光器及其光路部分包括：喷丸激光器控制器(16)、喷丸激光器(15)、导光路(13)和光斑调节装置(12)；所述喷丸激光器控制器(16)与喷丸激光器(15)控制连接，所述喷丸激光器(15)产生的脉冲激光通过导光路(13)传递至光斑调节装置(12)，并通过光斑调节装置(12)调节后辐射到工件(10)表面；

所述加热激光器及其光路部分包括：加热激光器控制器(2)、加热激光器(3)、导光部件(4)、激光头(7)以及激光头位置调节部分；所述加热激光器控制器(2)与加热激光器(3)控制连接，所述加热激光器(3)产生的连续激光通过导光部件(4)传递至激光头(7)，并通过激光头(7)形成聚焦光束辐照在工件(10)表面对工件(10)进行加热，所述激光头位置调节部分包括：激光头位置调节控制器(5)和激光头夹紧装置(6)，所述激光头位置调节控制器(5)与激光头夹紧装置(6)控制连接，所述激光头夹紧装置(6)用于夹紧激光头(7)，并在激光头位置调节控制器(5)的调节控制下控制激光头(7)在平面做间歇运动；

所述工件夹具控制部分包括：工作台(8)、夹具(9)和工作台控制器(17)；所述工作台控制器(17)与工作台(8)控制连接，用于控制工作台(8)在三维空间内运动，形成喷丸轨迹；所述夹具(9)安装于工作台(8)上；

所述喷水部分包括：水喷头(11)和水泵(14)，所述水喷头(11)连接于水泵(14)的前端，并位于喷丸激光器及其光路部分一侧，所述水喷头(11)产生的水流准确覆盖喷丸点；

所述中央控制处理器部分包括：中央控制处理器(1)，所述中央控制处理器分别与喷丸激光器控制器(16)、加热激光器控制器(2)、工作台控制器(17)和激光头位置调节控制器(5)控制连接，控制喷丸激光器与加热激光器同步开启和关闭，并控制各部分之间协调运动；

所述喷丸激光器和加热激光器分别位于工件的正面和背面。

2.根据权利要求1所述的热辅助激光喷丸成形装置，其特征在于，所述加热激光器(3)在工件上的加热点同步于喷丸激光器(15)在工件上的喷丸点或加热激光器(3)在工件上的加热点超前于喷丸激光器(15)在工件上的喷丸点。

3.根据权利要求1所述的热辅助激光喷丸成形装置，其特征在于，所述中央控制处理器(1)根据工件的成形形状要求，模拟加工轨迹和工艺参数，形成控制程序，并通过控制程序控制喷丸激光器控制器(16)、加热激光器控制器(2)和/或工作台控制器(17)，进而控制喷丸激光器(15)、加热激光器(3)和/或工作台(8)运动，在工件上相对的两个表面分别产生激光喷丸和激光辅助加热轨迹。

4.根据权利要求3所述的热辅助激光喷丸成形装置，其特征在于，所述工艺参数或者包括如下任一项或任多项：

喷丸激光器和/或加热激光器产生的激光的光斑大小；

喷丸激光器和/或加热激光器产生的激光的激光能量；

喷丸激光器和/或加热激光器产生的激光的扫描速度；

喷丸激光器和/或加热激光器产生的激光的扫描轨迹；

喷丸激光器和加热激光器产生的激光的光斑相对位置。

5.根据权利要求1所述的热辅助激光喷丸成形装置，其特征在于，所述工件(10)的正面表面上设有覆盖层。

6.一种热辅助激光喷丸成形方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述的热辅助激光喷丸成形装置，包括如下步骤：

根据加工零件的加工要求，模拟加工轨迹，计算出喷丸激光器和/或加热激光器的工艺参数，在中央控制处理器中形成控制程序；

中央控制处理器控制喷丸激光器和加热激光器同时开启：

喷丸激光器发射短脉冲激光并通过光斑调节装置辐照在工件表面上的覆盖层上，形成喷丸点，所述覆盖层把吸收的激光能量转换成压力冲击波作用在工件上，实现工件变形；

加热激光器发射连续辐照激光在喷丸点的背面进行加热，使工件的达到一定温度，进而提高工件的塑性性能，增加变形量。