[发明专利]一种声-磁耦合能场辅助激光打孔装置及方法

摘要

本发明提供了一种声‑磁耦合能场辅助激光打孔装置及方法，该装置包括电源、电路控制器、磁场生成单元、工件装夹单元、磁场旋转单元、超声生成单元、激光发生单元和两个磁场调节单元，工件安装于工件装夹单元上，在进行激光打孔的同时，磁场生成单元产生可调节角度、方向及高度的磁场，超声生成单元产生垂直于工件加工表面方向的超声振动，两者产生的耦合能场同时作用于工件。本发明利用外加磁场影响激光打孔过程中等离子体的运动、形态及分布，同时利用超声能场辅助激光打孔，实现改善打孔质量和提高打孔效率的目的。

主权项

1.一种声‑磁耦合能场辅助激光打孔装置，其特征在于，包括电源(1)、电路控制器(2)、磁场生成单元(3)、工件装夹单元(4)、磁场旋转单元(5)、超声生成单元(6)、激光发生单元和两个磁场调节单元(8)；所述工件装夹单元(4)包括水箱(14)和栏框(22)，所述水箱(14)的底部固定于垂直设置的机床主轴(35)上，所述水箱(14)的顶部开口，所述栏框(22)位于水箱(14)内并固定于两个水箱(14)相对的侧壁上，工件(23)固定在栏框(22)中，所述激光发生单元产生的激光正对工件(23)；所述超声生成单元(6)包括超声振板(16)，所述超声振板(16)安装在水箱(14)内的中心位置；所述磁场旋转单元(5)包括电动机(10)、齿轮(11)、齿轮圆盘(12)、机床底座(30)，所述齿轮(11)同轴固定安装在电动机(10)的电机轴上，所述齿轮圆盘(12)同轴可转动地安装在机床主轴(35)上，所述齿轮(11)与所述齿轮圆盘(12)啮合；所述磁场生成单元(3)包括两个电磁铁(25)，两个所述电磁铁(25)正对设置于水箱(14)的两侧，两个所述电磁铁(25)的磁极相异；两个所述磁场调节单元(8)分布水箱(14)的两侧并关于机床主轴(35)的轴线对称，所述磁场调节单元(8)安装于齿轮圆盘(12)上，磁场调节单元(8)包括电磁铁夹具(24)、导套(26)、连杆(27)、第一滑块(28)、第二滑块(29)；所述第二滑块(29)沿齿轮圆盘(12)的径向与齿轮圆盘(12)滑动连接，且所述第二滑块(29)与齿轮圆盘(12)的相对位置可固定；所述第二滑块(29)的一端内设有圆柱形通孔，所述导套(26)与圆柱形通孔间隙配合，所述导套(26)和第二滑块(29)的侧面均设有若干第二定位孔，通过定位销和第二定位孔调节导套(26)相对于第二滑块(29)的高度，所述电磁铁夹具(24)铰接于导套(26)上；两个所述电磁铁(25)分别安装于两个磁场调节单元(8)上，所述电磁铁(25)的一端固定安装于电磁铁夹具(24)上，电磁铁(25)的另一端与连杆(27)的一端铰接，连杆(27)的另一端与第一滑块(28)铰接，所述第一滑块(28)与第二滑块(29)滑动连接并且第一滑块(28)与第二滑块(29)相对位置可固定；所述电源(1)与所述电路控制器(2)电连接，所述超声振板(16)、电动机(10)、电磁铁(25)均与所述电路控制器(2)电连接，所述电路控制器(2)控制超声振板(16)以产生不同功率的超声波，电路控制器(2)控制电动机(10)的转速以控制齿轮圆盘(12)的转速，电路控制器(2)控制电磁铁(25)以产生不同强度的磁场。