[发明专利]一种针对曲面零件的激光冲击加工的装置及方法

说明书

本发明提供了一种针对曲面零件的激光冲击加工的装置及方法，该装置包括：激光发射系统、计算机控制系统、信号光发射接收系统、光束调节系统、数控机械手臂；信号光发射接收系统包括光电传感器和双色镜，光电传感器能发射和接收信号光，双色镜能透过信号光以及反射激光；激光发射系统发射的激光依次经双色镜和光束调节系统反射至工件上；激光发射系统、光电传感器、光束调节系统和数控机械手臂均与计算机控制系统连接，计算机控制系统根据光电传感器传递的信号控制调整光束调节系统和数控机械手臂，使得激光发射系统发射的激光垂直入射至工件的表面。本发明能实现激光垂直入射于工件表面，提高曲面零件激光冲击的加工效果。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，尤其涉及一种针对曲面零件的激光冲击加工的装置及方法。

背景技术

激光冲击波加工技术是利用强激光束产生的等离子冲击波与金属表面作用，从而提高金属材料的抗疲劳、抗腐蚀能力或者使金属发生塑性变形的新型激光加工技术。它具有非接触、无热影响区、可控性强等突出优点。在激光冲击加工的过程中，如果激光不是垂直入射，即激光斜冲击时，激光的斜入射加大了激光的反射作用，造成激光能量的损失；另外激光的斜入射还会造成作用于零件表面的面积增大，使激光作用于金属表面的功率密度减小；最重要的是如果倾斜角度过大还会在金属表面导致有害的拉应力，造成加工零件的报废。所以激光垂直作用于加工区域才能使能量的利用率达到最大，使加工效果达到最好。但是在曲面板材的激光冲击加工如飞机蒙皮的校形、曲面涡轮叶片的强化过程中，目前的加工方法多数无法保证激光垂直入射，激光束与工件之间会产生倾斜角，导致工件表面不可控地产生有害残余拉应力。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种针对曲面零件的激光冲击加工的装置及方法，实现激光垂直入射于工件表面，提高曲面零件激光冲击的加工效果。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种针对曲面零件的激光冲击加工的装置，包括：激光发射系统、计算机控制系统、信号光发射接收系统、光束调节系统、数控机械手臂；

所述数控机械手臂用于安装工件，所述信号光发射接收系统包括光电传感器和双色镜，所述光电传感器能发射和接收信号光，所述双色镜能透过所述光电传感器发射的信号光以及反射所述激光发射系统发射的激光；

所述激光发射系统发射的激光依次经所述双色镜和所述光束调节系统反射至工件上；

所述激光发射系统、所述光电传感器、光束调节系统和所述数控机械手臂均与所述计算机控制系统连接，所述计算机控制系统根据所述光电传感器传递的信号控制调整所述光束调节系统和所述数控机械手臂，使得所述激光发射系统发射的激光垂直入射至工件的表面。

进一步的，所述双色镜与所述激光发射系统的出光口之间的夹角为45°。

进一步的，所述光束调节系统包括可旋转的聚焦反射镜。

进一步的，还包括导光管，所述导光管设置于所述信号光发射接收系统和所述光束调节系统之间。

一种针对曲面零件的激光冲击加工的装置的方法，利用上述的针对曲面零件的激光冲击加工的装置，所述方法包括：

步骤一：将工件涂敷能量吸收层后安装于所述数控机械手臂上；

步骤二：所述计算机控制系统根据工件的表面形状确定激光冲击的大致加工路径以及加工参数；

步骤三：所述光电传感器发射信号光，调节所述光束调节系统直至所述光电传感器接收到信号光的反射信号时停止调节所述光束调节系统，所述计算机控制系统控制所述激光发射系统发射脉冲激光；

步骤四：所述计算机控制系统根据步骤二中确定的加工路径控制所述数控机械手臂移动工件；

步骤五：重复步骤三和步骤四，直至加工完成。