[发明专利]一种实时监测能场强化激光加工微孔的装置

摘要

本发明涉及激光加工技术领域，提供了一种实时监测能场强化激光加工微孔的装置，包括激光加工中心、实时监测装置和超声‑磁场辅助装置，实时监测装置包括数据采集单元、数据分析单元和装夹单元，数据采集单元包括高速摄像机、辅助光源和光纤探头，数据分析单元包括光谱仪和数据接收及处理装置，超声‑磁场辅助装置包括超声辅助单元和磁场辅助单元，本发明利用高速摄像机全方位多角度的拍摄激光打孔过程中微孔及其熔池的瞬态演变及动态行为，通过数据接收及处理装置分析微孔成形过程中的熔池流动、熔滴过渡、金属熔喷及飞溅情况，为深入探究激光打孔物理过程及机理提供便捷而直观的研究途径和佐证依据。

主权项

1.一种实时监测能场强化激光加工微孔的装置，其特征在于，包括激光加工中心和实时监测装置(8)，所述激光加工中心包括激光器(1)、光纤导光装置(2)、聚焦装置(3)、机床工作台(5)、机床底座(6)、数控面板(7)、伺服系统(11)、冷却系统(27)和电源箱(28)；试样工件(24)安装在机床工作台(5)上，所述激光器(1)发出的激光束通过光纤导光装置(2)进入聚焦装置(3)后聚焦于试样工件(24)的待加工表面，所述聚焦装置(3)能够沿Z方向移动；所述实时监测装置(8)包括数据采集单元、数据分析单元和装夹单元，所述数据采集单元包括高速摄像机(14)、辅助光源(19)和光纤探头(20)，所述装夹单元包括挡环(10)、套环、圆形托盘(13)、空心大齿轮(16)、步进电机模块(17)、小齿轮(18)和折板(26)，所述数据分析单元包括光谱仪(8.1)和数据接收及处理装置(8.2)；所述挡环(10)安装于聚焦装置(3)的圆柱状壳体上，所述套环通过支架固定在圆形托盘(13)的上方，套环紧固在聚焦装置(3)的圆柱状壳体上，套环的下表面与挡环(10)的上表面紧密接触，所述圆形托盘(13)的中心设有圆形通孔，所述空心大齿轮(16)和小齿轮(18)均安装于圆形托盘(13)上，所述空心大齿轮(16)的中心圆孔处同轴固定有圆柱状套筒，所述折板(26)与套筒的底端固定连接，折板(26)与套筒对应位置设有通孔，所述折板(26)与圆形托盘(13)的底面之间有间隙，所述高速摄像机(14)固定安装于折板(26)上，聚焦装置(3)的壳体底端穿过空心大齿轮(16)、圆形托盘(3)和折板(26)，所述步进电机模块(17)驱动小齿轮(18)转动，所述小齿轮(18)与空心大齿轮(16)相互啮合，从而驱动空心大齿轮(16)转动，进而使得高速摄像机(14)转动，所述高速摄像机(14)的轴线与经过聚焦装置(3)的激光束的轴线相交于试样工件(24)的待加工表面上；所述光纤探头(20)和辅助光源(19)固定安装在折板(26)上，所述光纤探头(20)位于激光打孔区域的正上方，所述辅助光源(19)的轴线与激光束的轴线相交于试样工件(24)的待加工表面，所述光纤探头(20)与所述光谱仪(8.1)电连接，所述光谱仪(8.1)和高速摄像机(14)均与数据接收及处理装置(8.2)电连接。