[发明专利]一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置及方法

权利要求书

1.一种磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置，其特征在于，包括控制系统、转盘式模具夹持系统、激光加工系统和强脉冲磁场系统；所述控制系统用于控制装置的工作，激光加工系统用于加工工件；所述转盘式模具夹持系统包括转盘式支撑座(19)、约束层(16)、吸收层(17)、圆环式模具(18)和平键(27)；所述转盘式支撑座(19)下端部与气缸(26)相连，气缸(26)可带动转盘式支撑座(19)上下往复移动，上端部开设有中空凹槽结构，中空凹槽结构内设置有圆环式模具(18)，圆环式模具(18)上方设置有吸收层(17)和约束层(16)；所述转盘式支撑座(19)中部开设有键槽，键槽内安装有平键(27)，滑移齿轮(28)通过平键(27)设置在转盘式支撑座(19)上，滑移齿轮(28)与第一直齿圆柱齿轮(32)啮合，从而带动转盘式支撑座(19)转动；所述强脉冲磁场系统包括脉冲磁场控制器(5)、外置控制器(7)和强脉冲磁场发生器(8)；强脉冲磁场发生器(8)放置于工作平台(6)上，中间中空用于放置转盘式模具夹持系统；强脉冲磁场发生器(8)产生的磁场强度和频率受脉冲磁场控制器(5)和外置控制器(7)的控制。

2.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置，其特征在于，所述转盘式模具夹持系统还包括四爪压片(15)，四爪压片(15)用来压紧圆环式模具(18)。

3.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置，其特征在于，所述滑移齿轮(28)一端水平设置有齿轮挡片(23)；所述齿轮挡片(23)用于支撑滑移齿轮(28)。

4.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置，其特征在于，所述激光加工系统包括脉冲激光控制器(9)、脉冲激光器(10)、反光镜(11)、调整支架(20)和可调聚焦透镜(12)；反光镜(11)与水平面呈45°角；调整支架(20)与可调聚焦透镜(12)相连接，可调整可调聚焦透镜(12)的位置。

5.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置，其特征在于，所述控制系统包括计算机控制器(1)、脉冲磁场控制器(5)、脉冲激光控制器(9)、三维移动平台控制器(33)、电机控制器(3)、气缸控制器(34)；所述脉冲磁场控制器(5)、脉冲激光控制器(9)、三维移动平台控制器(33)、电机控制器(3)均与计算机控制器(1)连接，实现联动控制；所述脉冲磁场控制器(5)与外置控制器(7)连接，输出信号至强脉冲磁场发生器(8)；所述脉冲激光控制器(9)与脉冲激光器(10)相连，产生单脉冲激光；所述三维移动平台控制器(33)和三维移动平台(2)相连；所述电机控制器(3)与电机(4)相连；所述气缸控制器(34)与气缸(26)相连。

6.根据权利要求2所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置，其特征在于，所述四爪压片(15)上有四个柔性端头。

7.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置，其特征在于，还包括传动-升降系统，传动-升降系统包括电机控制器(3)、电机(4)、第一锥齿轮(31)、第二锥齿轮(30)、第一直齿圆柱齿轮(32)、滑移齿轮(28)、气缸控制器(34)、气缸(26)；电机控制器(3)接收计算机控制器(1)信号，控制电机(4)的运动；气缸控制器(34)接收计算机控制器(1)信号，控制气缸(26)的升降运动，电机(4)带动第一锥齿轮(31)、第二锥齿轮(30)、第一直齿圆柱齿轮(32)、滑移齿轮(28)旋转，使转盘式模具夹持系统整体旋转。

8.根据权利要求1所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置，其特征在于，所述圆环式模具(18)外圈有四个凸起用以配合转盘式支撑座(19)上端缺口，起定位及约束作用。

9.根据权利要求1至8任一项所述的磁场处理与激光冲击微成形复合的转盘式装置的工作方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1:电机控制器(3)、脉冲磁场控制器(5)、脉冲激光控制器(9)、三维移动平台控制器(33)、气缸控制器(34)与计算机控制器(1)连通；三维移动平台控制器(33)和三维移动平台(2)连通；

S2:三维移动平台(2)安装在底座(25)上，调整支架(20)与底座(25)连接；第一锥齿轮(31)安装在电机(4)主轴上，电机(4)与三维移动平台(2)通过螺纹连接，并用第二螺钉(21)紧固；第二锥齿轮(30)与第一直齿圆柱齿轮(32)安装在定轴(29)上，定轴(29)与三维移动平台(2)通过螺纹连接，并用第二螺钉(21)紧固，第二锥齿轮(30)与第一锥齿轮(31)啮合；气缸(26)与三维移动平台(2)通过螺纹连接，并用第二螺钉(21)紧固；

S3:定位支撑座(22)与工作平台(6)通过螺纹连接，并用第二螺钉(21)紧固；转盘式支撑座(19)与定位支撑座(22)间隙配合，对中；平键(27)安装在转盘式支撑座(19)下端；滑移齿轮(28)安装在转盘式支撑座(19)下端相应位置，以能与第一直齿圆柱齿轮(32)啮合为准；

S4:将转盘式支撑座(19)、定位支撑座(22)、工作平台(6)、平键(27)、滑移齿轮(28)组合成的整体放置于三维移动平台(2)上，确保滑移齿轮(28)与第一直齿圆柱齿轮(32)啮合，转盘式支撑座(19)下端与气缸(26)推头连接；工作平台(6)与三维移动平台(2)通过螺纹连接，并用螺钉3(24)紧固；

S5:齿轮挡片(23)安装在合适位置，滑移齿轮(28)一边置入齿轮挡片(23)的凹口，齿轮挡片(23)与三维移动平台(2)通过螺纹连接，并用第二螺钉(21)紧固；

S6:强脉冲磁场发生器(8)通过定位支撑座(22)定位，从上而下放置在工作平台(6)上，定位支撑座(22)应在强脉冲磁场发生器(8)中空部位；

S7:气缸控制器(34)和气缸(26)连通；脉冲激光控制器(9)和脉冲激光器(10)连通；电机控制器(3)和电机(4)连通；脉冲磁场控制器(5)和强脉冲磁场发生器(8)连通；

S8:启动计算机控制器(1)、气缸控制器(34)、气缸(26)，气缸(26)推头处于上极限位置时，将圆环式模具(18)置入转盘式支撑座(19)环形凹槽中，接着依次放入工件、吸收层(17)、约束层(16)，然后调整四爪压片(15)位置，接触最上层的约束层(16)，最后顶端用第一螺钉(13)、垫片(14)紧固，夹紧工件；控制气缸(26)推头下降至下极限位置；

S9:启动脉冲磁场控制器(5)和脉冲激光控制器(9)；调整反光镜(11)、可调聚焦透镜(12)及三维移动平台(2)，确保激光冲击至指定位置；

S10:调整强脉冲磁场发生器(8)参数，控制磁感应强度及脉冲频率，产生强脉冲磁场；完成预定处理要求后，计算机控制器(1)发出信号至脉冲磁场控制器(5)，关闭强脉冲磁场发生器(8)；

S11：计算机控制器(1)发出信号至脉冲激光控制器(9)，控制脉冲激光器(10)发射脉冲激光；吸收层(17)气化、电离后产生大量等离子体，由于约束层(16)存在，膨胀后产生冲击压力，在冲击压力和圆环式模具(18)的作用下，工件成形；

S12：圆环式模具(18)上有12个环形阵列特征，完成一次成形后，计算机控制器(1)发出信号至电机控制器(3)，控制电机(4)运转，传动系统工作，使转盘式支撑座(19)旋转一定角度；重复S11；

S13：完成成形后，计算机控制器(1)发出信号至气缸控制器(34)，控制气缸(26)推头上升至上极限位置，卸下第一螺钉(13)、垫片(14)，更换工件、吸收层(17)、约束层(16)；

S14：再重复S8至S13。