[发明专利]一种旋扫式激光冲击强化加工装置及加工方法

说明书

本发明涉及一种旋扫式激光冲击强化加工装置及加工方法，适用于加工具有回转面结构的工件，包括激光光源，用于发射激光；中空转台，位于激光光源下方并沿激光的输出光路设置，并能够绕中空转台的轴线转动沿其轴线升降运动；导管组件，连接中空转台并将激光从中空转台的内部传递至靠近工件的位置，导管组件包括依次连接的第一导管、第二导管以及第三导管，第一导管的两端分别连接中空转台与第二导管，第三导管与第二导管的另一端摆动连接，使得第三导管能够绕其与第二导管的连接端沿靠近或远离第二导管的方向摆动。本发明通过第三导管的绕轴旋转与摆动功能，用于激光具有多种输出位置，能够适用于多种复杂或者大尺寸的工件的回转面的激光冲击强化。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种旋扫式激光冲击强化加工装置及加工方法。

背景技术

激光冲击强化可以通过工件运动或者激光加工头运动实现不同位置光斑的搭接，目前激光冲击强化一般采用机械手夹持工件，机械手具有转动法兰盘，对于一些具有回转面特征结构而言，一般采用法兰盘中心对应回转面转动中心的方式，可以很方便地实现圆孔等结构激光冲击强化，对于一些复杂或者大尺寸的工件的R区，孔结构，由于难以实现法兰盘正对孔中心、圆柱面中心的装夹方式，往往希望通过动光式加工头实现多孔结构、多圆柱结构或者难以机械手夹持结构件的激光冲击强化。

图1为现有技术对圆筒体结构实现回转面R区激光冲击强化方式，如采用左边动光式激光加工头(即工件不动，激光加工头转动)，不同角度激光冲击强化只需要激光加工头围绕R弧段圆心旋转加工角度即可，但由于R比较小，一般小于R10，因此没法采用转筒式旋转加工头；如采用右边不动光式激光加工头(即工件转动，激光加工头不动)，不同角度激光冲击强化需要机械手夹持工件摆动不同角度，由于机械手转动中心与R弧段圆心不一致，还需要两维直线运动弥补位置差异，因此会导致运动程序复杂。现有技术中方形光斑在激光冲击强化时由于搭接更均匀，因此多次激光冲击强化情况下铝箔胶带等吸收层不容易破损，因此在激光冲击强化时经常采用，但采用动光式激光加工头进行激光冲击强化时，由于光斑方位随激光加工头的方位变化变化，因此光斑搭接效果仍然是放射性对称分布；而采用不动光式激光加工头进行激光冲击强化时，由于光斑方位固定，因此圆周不同位置会导致搭接区域不一致，从而影响对工件的回转面的激光冲击强化的质量。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明提供一种旋扫式激光冲击强化加工装置及加工方法，通过旋转工件和摆动第三导管能够适用于多种复杂或者大尺寸的工件的回转面的激光冲击强化，不仅安全有效，便于推广使用，还能够采用轻松实现在工件的回转面上形成环绕对称的光斑布局结构，提高对工件的回转面的激光冲击强化的质量。

(2)技术方案

第一方面，本发明的实施例提出了一种旋扫式激光冲击强化加工装置，适用于加工具有回转面结构的工件，包括激光光源，用于发射激光；中空转台，位于所述激光光源下方并沿所述激光的输出光路设置，并能够绕所述中空转台的轴线转动以及沿其轴线升降运动；导管组件，连接所述中空转台并将所述激光从所述中空转台的内部传递至靠近所述工件的位置，所述导管组件包括依次连接的第一导管、第二导管以及第三导管，所述第一导管的两端分别连接所述中空转台与所述第二导管，所述第三导管与所述第二导管的另一端的另一端摆动连接，使得所述第三导能够绕其与所述第二导管的连接端沿靠近或远离所述第二导管的方向摆动。

进一步地，所述导管组件还包括用于连接中空转台与所述第一导管的第一转接头、用于连接所述第一导管与所述第二导管的第二转接头以及用于连接所述第二导管与所述第三导管的第三转接头，所述第一导管的两端分别与所述第一转接头以及所述第二转接头连接，所述第二导管的两端分别与所述第二转接头以及所述第三转接头摆动连接，所述第三导管的一端与所述第三转接头采用球头连接，所述第三导管的另一端为自由端用于输出所述激光，所述自由端可绕所述第三导管与所述第二导管的连接端沿靠近或远离所述第二导管的方向摆动。