[其他]激光束机械加工装置

说明书

笼统地说，本发明涉及应用激光束来进行机械加工的装置，具体地说，本发明涉及能够进行精密机械加工的激光束机械加工装置，诸如为了在金属轧辊表面形成所需的粗糙度而形成预定的不平整的图案的激光打毛操作。更具体地说，本发明涉及用激光束对工件表面进行间歇照射，并且在工件被激光束光点照射之处释放辅助（assisting）气体的激光束机械加工装置。

近年来，在各种产品中，广泛使用了涂上美丽的油漆的金属薄板、面板和金属板，作为经油漆喷涂过的金属薄板的一个典型的例子的冷轧薄钢板，通常是将冷轧的钢板依次进行去油、退火和平整后生产出来的。在这一种情况下，平整是用具有毛糙表面的工作轧辊来进行的。具有毛糙表面的工作轧辊可以在金属薄板的表面形成适当的即所需在表面，以便在压制成形过程中改善抗磨损的性能。

当这种金属薄板、面板、或金属板被用作汽车壁板，尤其是汽车的外壁板时，因为汽车的外表能直接对消费者产生吸引力，所以油漆喷涂以后的光洁感对于汽车本身的估价是一个相当重要的因素。用于确定油漆喷涂金属薄板、面板或金属板的质量的因素有多种。在诸多因素中，油漆喷涂表面具有光泽以减少漫反射以及成像清晰，以及几乎没有成像畸变是尤为重要的一个因素。光泽度和成像清晰度合称为“成像明晰度”。

众所周知，涂漆表面的成像明晰度由油漆的种类以及涂漆方法决定，但亦强烈地受金属薄板、面板或金属板的材料表面的粗糙度的影响（在下文中，“金属薄板”一词将用于表示各种形状的金属产品，包括金属条、金属面板、金属板等）。此即，当平整部分在钢板表面中所占的比率小而不平整部分相对来说较大时，平整部分在涂过漆的表面也就变小，而不平整部分则变大，结果，光的漫反射就使光泽度和成像清晰度降低，从而降低了成像明晰度。

另一方面，为了将金属薄板形成为所需的结构，在平整过程以后，要将金属薄板压制成形。在这一压制成形过程中，为使压制操作易于进行，在压模和金属薄板之间适当地加上润滑油以减小其间的摩擦力是至关重要的。此外，必须将由于模子和金属薄板之间的摩擦而产生的金属屑吸收掉以防可能产生的磨损。由此可以理解，金属薄板上所形成的凹痕可以有效地将润滑油保持住并将金属屑吸收进去。

此外，考虑到涂漆表面的光滑度，为使涂漆表面获得令人满意的光滑度和成像明晰度，涂漆层需具有足够的厚度。如果金属薄板过于光滑，金属薄板表面上油漆的附着力就比较低，从而限制了能形成稳定的油漆喷涂层的厚度。换言之，通过在金属薄板表面形成适当的不平整度，就可以使油漆获得足够高的附着力，从而可以形成较厚的油漆层。因此，由此可以看出，最好使金属薄板表面具有适当的粗糙度。

金属薄板表面的粗糙度一般由中心线平均粗糙度（center-line    average    roughness）Ra来表示。众所周知，当中心线平均粗糙度Ra变大时，凸起和凹进的高度差值就变大，这样就使涂漆表面的不平整度变大从而降低了成像明晰度。当金属薄板用通常的喷砂法或放电工艺进行毛面的工作轧辊进行平整处理时，它呈现出由不规则的图案形成的不平整毛糙部分组成的粗糙表面，即如上所述的一些不规则排列的凸凹部分组成，其中，平整部分在表面积中所占的比例很小。当对这种金属薄板进行喷涂时，由于涂层一般总是沿着表面结构形成的，因此，平整部分在喷涂区中所占的比率很低。

为了改进已有技术中的上述问题，已有人设想用激光束对工作轧辊进行表面处理。例如，在日本专利（未经审查的）特开昭56-160892，日本专利（已经审查的）特公昭58-25587，日本专利特开昭54-61043以及日本专利特开昭和54-94790中，披露了用激光束对工作轧辊进行表面处理的方法。然而，已有的这些方法不能始终如一地提供令人满意的工作轧辊的性能。

本发明的一个目的是提供一种激光束机械加工装置，它能够对工件表面有效而精密地进行机械加工。

本发明的另一个目的是提供一种能适用于平整工艺过程的将工作轧辊打毛的激光束机械加工装置。

为了完成上述及其他目的，根据本发明，激光束机械加工装置采用一个激光器，用以产生激光束;一个遮光装置，用于间歇地挡住激光束以使激光束间歇地照射在工件表面上;一个辅助（assisting）气体释放装置，用于将辅助气体射向激光束照射的那一点上。辅助气体释放装置安排得使辅助气体流大体上沿着照射到工件表面的激光束的轴线方向释放。