[发明专利]一种连杆裂解槽加工激光切割头装置及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及连杆加工技术领域，特别涉及一种连杆裂解槽加工激光切割头装置及加工方法。

背景技术

连杆是发动机内的重要零部件，起着连接活塞和曲轴的作用。连杆需要切割成为连杆体和连杆盖，而连杆体和连杆盖之间的精确加工和装配是非常关键并且有一定难度，两者的装配效果将直接影响到连杆的使用性能。

参见图1，近十年来，随着汽车工业的不断发展，连杆裂解加工工艺是突破传统加工理念而发展形成的新型制造技术。连杆裂解加工是在连杆1的预定剖分位置进行加工形成裂解槽11，然后对连杆1施以垂直于裂解槽11的一对相反向作用力，在裂解槽11的槽底处会产生应力集中的现象，从而使得连杆11沿着预定的断裂面发生定向裂解，最终利用裂解槽11断裂形成的三维凹凸结合面以对连杆体和连杆盖进行精确定位的一项新技术。

连杆裂解加工工艺中，裂解槽加工是最为关键的一个步骤，因为将直接影响连杆的裂解质量。现有技术中，加工初始裂解槽的方法主要以机械拉削、线切割和激光切割。其中，机械拉削能够有效控制裂解槽的槽深、张角及曲率半径等裂解槽的工艺参数，但是机械拉削过程中容易导致刀具磨损，使得加工出来的裂解槽尺寸参数发生变化，从而导致裂解槽的加工尺寸不稳定。采用线切割进行初始裂解槽加工虽然不会发生刀具磨损情况，但是线切割加工的工作效率低下并且存在严重的环境污染问题。而激光切割初始裂解槽的加工方法是一种非接触的加工方法，无刀具磨损、切缝狭窄、加工速度快、生产效率高、操作简单以及环境污染小等优点，并且激光切割形成初始裂解槽时会对裂解槽槽底加热并形成硬化层，增加槽底材料脆性，减小裂解载荷和裂解缺陷。基于上述优点，激光切割初始裂解槽的加工工艺已逐步替代机械拉削以及线切割而成为连杆裂解生产的主要方式。

参见图2和图3，目前，初始裂解槽激光加工设备的激光透采用可旋转单激光头装置2或者双激光头装置3。其中，可旋转单激光头装置2只有一个单输出的激光头，并且需要依靠专用的激光头摆动机构完成激光头角度的旋转再切割。而双激光头装置3采用两个单输出并成一定角度进行组合装配而成，然后激光束从上往下进行连杆大头孔内周缘初始裂解槽切割加工。

但是，可旋转单激光头装置2进行初始裂解槽11加工时，需要先对连杆大头孔其中一侧进行加工，然后上移并旋转180°再对另一侧进行加工，因此整个加工过程效率低下。而双激光头装置3的体积较大，不容易进入连杆大头孔内对连杆进行切割裂解槽11，并且两束激光束不能垂直对连杆大头孔内周缘进行切割裂解槽11，因此在应用上存在一定局限性。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种连杆裂解槽加工激光切割头装置以及加工方法，旨在解决可旋转单激光头装置加工速度慢、激光切割裂解槽精度不高，双激光头装置不能深入连杆大头孔内切割的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种连杆裂解槽加工激光切割头装置，包括各有一端与其他管段相连并通连的激光直射管段、第一激光反射管段以及第二激光反射管段；所述激光直射管段的另一端安装有激光发射器，所述第一激光反射管段和所述第二激光反射管段相连位置管段内设有一端相互抵触的第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜将所述激光发射器发射的部分激光反射至所述第一激光反射管段的出口端，所述第二反射镜将所述激光发射器发射的部分激光反射至所述第二激光反射管段的出口端。

优选地，所述激光发射器可为气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器。

优选地，所述第一反射镜的反射面以及所述第二反射镜的反射面与水平面的夹角均为大于0°且小于90°。

优选地，所述第一反射镜的反射面以及所述第二反射镜的反射面与水平面的夹角均为45°。

优选地，所述第一激光反射管段和所述第二激光反射管段靠近各自出口端的管内均设有用于激光束聚焦的聚光透镜。

优选地，所述聚光透镜可为双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜。。

本发明还提出一种使用所述连杆裂解槽加工激光切割头装置的加工方法，包括以下步骤：

1)设置于所述激光直射管段另一端的激光发射器，向所述激光直射管段设有所述第一反射镜和所述第二反射镜的一端发射激光束；

2)激光束分别照射于所述第一反射镜的反射面和所述第二反射镜的反射面，所述第一反射镜将部分激光束反射至所述第一激光反射管段的出口端并使激光束向外，所述第二反射镜将部分激光束反射至所述第二激光反射管段的出口端并使激光束向外；