[发明专利]一种激光振镜环形扫描加工自适应吹气装置及应用方法

说明书

本发明提供了一种激光振镜环形扫描加工自适应吹气装置及应用方法，包括扫描振镜头、伺服电机、小齿轮、驱动盘、上固定板、下固定板、压片、销钉、机架、吹气滑块、侧吹快速接头；驱动盘下端设置有多个呈圆周分布的吹气滑块，吹气滑块内部开设有吹气孔，并与加工面设置成一定夹角β；伺服电机接收上位机加工图形信号，并驱动吹气滑块进行同步且同圆周的径向运动；本发明装置结构精简，便于自动化推广应用；本发明还提供了一种用于激光振镜环形扫描加工自适应变换直径的吹气方法，其相比传统的固定式吹气方法，增强了吹气同步性及自适应性，极大改善了吹气效果和加工质量。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，尤其涉及一种激光振镜环形扫描加工自适应吹气装置及应用方法。

背景技术

扫描振镜是一种可以实现切割头固定，而聚焦光束在二维平面内高速(m/s)运动的加工装置，其配合激光的非接触、高效率、高柔性加工特点，目前已在激光环切制孔领域广泛应用，特别是在难加工材料及复合材料制孔领域，优势明显。然而，激光加工作为一种典型的热源加工技术，加工过程中吹气效果显得尤为重要。一方面激光切割工件后表面升温明显，吹气有利于工件快速降温；另一方面，激光加工过程中易产生等离子体、羽烟等遮挡物阻碍光路传输，吹气有利于吹散遮挡物，提高激光能量利用率。

目前，部分相关的吹气装置专利技术主要针对采用激光切割头移动带动聚焦光束移动实现环切制孔加工方式，如：申请号为201110373924.2的激光切割吹气喷头；申请号为201410817979.1的一种激光焊缝同轴吹气保护装置及应用方法等。此类吹气装置固定安装于激光切割头上，气路口位置不可调，应用于激光振镜这种聚焦光束高速环形运动的切割头加工装置上，吹气效率低下，严重影响加工质量。

综上所述，现有市场上急需一种结构精简、吹气精准、自动化程度高的自适应调节吹气口位置的吹气装置及应用方法，用于解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种用于激光振镜环形扫描加工的自适应变换吹气口位置的吹气装置及应用方法，用于解决现有技术中的吹气口位置不可调，吹气效率低、对加工效率、加工质量影响大等问题，具体技术方案如下：

一种用于激光振镜环形扫描加工工况下的自适应吹气装置，包括扫描振镜头、伺服电机、小齿轮、驱动盘、上固定板、下固定板、压片、销钉、机架、吹气滑块、侧吹快速接头；

所述扫描振镜头(切割头)与激光器相对设置，其下方设置所述自适应吹气装置机架，所述机架上表面开有圆形孔，便于激光束射入；所述伺服电机、上固定板、下固定板固定安装于所述机架上；伺服电机输出轴与所述小齿轮相连；所述驱动盘为中空结构，表面设有弧形槽，其圆周面一端开有部分轮齿，与所述小轮齿相互啮合连接；驱动盘法兰面与所述上固定板通过旋转副相连；所述销钉外圆面与所述驱动盘上的弧形槽通过移动副连接；所述压片与所述上固定板通过螺栓连接，用于限制驱动盘的轴向运动；所述驱动盘下端设置有多个呈圆周分布的吹气滑块，其一端面与所述销钉通过螺纹连接，另一端面与所述下固定板通过移动副相连；吹气滑块内部开设有吹气气孔，用于冷却工件；所述机架一侧设置有多个所述侧吹快速接头，用于从侧面吹走激光加工过程中上浮的等离子体、羽烟等遮挡物。

优选的，所述销钉、吹气滑块、驱动盘弧形槽成套设置，数量为四个，配合伺服电机实现吹气口位置的径向移动。

优选的，所述吹气滑块呈圆周分布，内置气孔与加工面设置成一定夹角β，吹气滑块开有螺纹接口，对接气源输入。

优选的，为了方便制造与加工过程观测，所述机架采用透明材质制作。

本发明还提供一种用于激光振镜环形扫描加工的自适应吹气应用方法，具体包括以下步骤：

S1、激光扫描振镜上位机根据工件制孔大小，绘制加工图形；

S2、伺服电机上位机软件，根据加工图形圆形大小，触发伺服电机启动信号；