[发明专利]一种基于激光离焦曲线的轧辊表面毛化凸度的加工方法

说明书

本发明属于轧辊表面毛化技术领域，针对现有技术中轧辊表面微凸度磨削难度大的技术问题，本发明公开了一种基于激光离焦曲线的轧辊表面毛化凸度的加工方法，设定激光合焦点与辊面的间隔距离为离焦量，通过激光在不同的离焦量下毛化时，辊面毛化凸起高度的变化，控制激光脉冲沿离焦曲线实施加工，通过单个激光脉冲或多个激光脉冲累加的离焦毛化作用，形成辊面的毛化凸度。在毛化轧制过程中，通过两只轧辊表面毛化凸度的配合，能够改善毛化箔材的板型，避免毛化箔材的表面褶皱，提高毛化箔材表面粗糙度和力学性能的一致性。

技术领域

本发明属于轧辊表面毛化技术领域，具体涉及一种基于激光离焦曲线的轧辊表面毛化凸度的加工方法。

背景技术

在冷轧应用中，轧辊表面通常需要具备一定的凸度，用于改善轧材的板型。通过磨床磨削是一种制备辊面凸度常用的方法，但是超薄箔材(例如：厚度小于20μm)毛化轧制需要的凸度较小，例如：几微米至十几微米，磨削难度大，对磨床的精度要求高，磨削难以实现。即使辊面通过磨削形成了凸度，在激光毛化的过程中，激光焦斑必须拟合磨削曲线，仍然具有一定难度。在平辊面上，利用激光毛化自身的加工过程，根据箔材的厚度制备相应的毛化凸度，是一种有吸引力的想法。在激光毛化的工艺参数中，激光离焦量是一个制备辊面凸度的理想参数，既能连续调节激光焦斑的功率密度,改变毛化凸起高度，又独立于激光输出。

激光加工过程中，通常根据工艺要求选择合焦点。在激光切割应用中，通常采用负离焦加工，将激光合焦点放置在板厚中央，以保证切缝的小锥度。在激光焊接应用中，薄板传导焊接通常采用正离焦加工，激光合焦点位于焊缝上方，用于降低光斑的功率密度，避免熔池飞溅，厚板深熔焊接通常采用负离焦加工，激光和焦点位于焊缝下方，用于增加熔深。在相关文献的激光毛化应用中，激光毛化的工艺参数在整个加工过程中保持不变，未涉及辊面凸度，同时不存在将激光毛化工艺和辊面凸度加工工艺结合在一起的先例，无法适应超薄箔材毛化轧制的要求。因此，如何研发一种基于激光离焦曲线的轧辊表面毛化凸度的加工方法，具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于激光离焦曲线的轧辊表面毛化凸度的加工方法，在平辊面上通过控制激光毛化自身的工艺参数形成辊面凸度，更好地适应超薄箔材毛化轧制的要求，有效地解决背景技术提出的问题。

本发明采取的技术方案为：

一种基于激光离焦曲线的轧辊表面毛化凸度的加工方法，其特征在于，设定激光合焦点与辊面的间隔距离为离焦量，通过激光在不同的离焦量下毛化时，辊面毛化凸起高度的变化，控制激光脉冲沿离焦曲线实施加工，通过激光脉冲的离焦毛化作用形成辊面的毛化凸度。

一种基于激光离焦曲线的轧辊表面毛化凸度的加工方法，具体包括如下步骤：

(1)将轧辊架在数控车床上，使用激光脉冲聚焦在轧辊表面，调整聚焦头X轴横向位置，通过测量焦点直径和圆度确定合焦点，设此聚焦头位置为激光脉冲串离焦曲线X轴坐标零点。

(2)通过编制数控程序，控制车床主轴旋转，控制聚焦头沿Z轴纵向和x轴横向同步运动，合成聚焦头的离焦曲线，激光脉冲通过聚焦头汇聚形成由激光合焦点构成的实际离焦曲线，最终在辊面形成毛化凸度。

进一步的，所述激光离焦曲线的离焦值均小于激光焦深,所述激光焦深为2倍瑞利长度。

进一步的，所述激光离焦曲线的形状设置为圆弧或其它函数曲线。

进一步的，所述激光离焦曲线的形状相对轧辊辊面中央对称。

进一步的，所述激光离焦曲线单独采用正离焦或负离焦，所述正离焦为除与合焦点重合的辊面外，其余辊面均在合焦点外；所述负离焦为除与合焦点重合的辊面外，其余辊面均在合焦点内。

进一步的，所述激光实际离焦曲线与轧辊辊面中央相切，形成辊面中央凸起的正凸度。