一种激光抛光机的抛光方法

摘要

本发明所涉及一种激光抛光机，包括激光扫描系统，高速振动器，以及XY移动平台。因高速振动器安装在XY移动平台上。激光扫描系统包括激光光源，扫描振镜，场镜。使用时，先利用场镜往复来回移动，使场镜发射出第一回合激光在金属工件表面形成多路第一回合路径痕迹，再开启高速振动器，使场镜发射出第二回合激光在金属工件表面形成多路第二回合路径痕迹；第二回合路径痕迹的宽度大于第一回合路径痕迹的宽度，第二回合路径痕迹覆盖于第一回合路径痕迹与第一回合路径痕迹形成的第一回合路径间隙，形成无痕迹的金属镜面。从而被抛光的金属工件表面无残留金属粉末且金属工件表面不被损坏。本发明技术方案具有结构简单、加工简单及使用方便的优点。

权利要求

1.一种激光抛光机的抛光方法，其特征在于：首先，从场镜发射出第一回合激光，在扫描振镜控制下，所述第一回合激光射出一条表面熔化的第一回合路径痕迹；所述第一回合激光在扫描振镜的控制下，在金属工件表面来回往复运动，使相邻的第一回合路径痕迹与第一回合路径痕迹之间形成第一回合路径间隙；然后，开启高速振动器，从场镜发射出第二回合激光，在扫描振镜控制下，使第二回合激光沿着垂直于第一回合路径痕迹的方向振动移动，驱使第二回合激光在被加工工具表面形成第二回合路径痕迹，该第二回合路径痕迹宽度是第一回合路径痕迹宽度的二倍；所述第二回合激光来回往复运动，使金属工件表面上的第二回合路径痕迹覆盖和抚平第一回合路径间隙，形成无痕迹的金属镜面；所述第一回合激光所使用的激光光源的点能量大于1.5mJ,频率大于100KHz,扫描速度大于100mm/sec，熔化热能大于64KJ/Kg，且小于1577kJ/kg，扫描线的密度大于0.005mm；高速振动器振动速度大于1000来回/秒,且在0.5mm的范围振动，将第二回合激光的光斑扩宽，由原来

0.1mm至0.3mm的宽度，扩大到0.6mm至1mm的宽度，所述第二回合激光所使用的激光光源的点能量大于1.5mJ,频率大于100KHz,扫描速度大于1000mm/sec。

说明书

一种激光抛光机的抛光方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种用于工件表面抛光方面的激光机的抛光方法。【背景技术】

[0002] 随着社会不断发展和进步，伴随着对工件表面的要求越来越高。如今对工件表面处理的金属抛光方法分为机械式抛光方法和非接触式抛光方法。金属抛光方法是机械式抛光方法最常见一种，其利用抛光轮转动和外加抛光粉和液体作用于工件表面，此种抛光方法容易造成金属粉末残留于工件表面，和被抛光工件表面被损耗。电子束金属抛光是非接触式抛光方法最常见一种，此种抛光方法的结构比较复杂，而且需要在高度真空的环境下加工，在使用领域方面受到极大限制。【发明内容】

[0003] 有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种不仅可以避免被抛光的金属工件表面无残留金属粉末和金属工件表面不被损坏，而且还具有结构简单的激光抛光机。

[0004] 本发明所要解决的技术问题还提供一种具有加工简单、使用方便的激光抛光机的抛光方法。

[0005] 为此解决上述技术问题，本发明中的技术方案所采用一种激光抛光机，其包括激光扫描系统，高速振动器，以及XY移动平台；所述高速振动器安装在XY移动平台上，所述的XY移动平台设置有用于开启或关闭高速振动器的开关；所述的激光扫描系统包括激光光源，安装在激光光源一端的扫描振镜，安装在扫描振镜上端的场镜；先利用场镜往复来回移动，使场镜发射出第一回合激光在金属工件表面形成多路第一回合路径痕迹，再开启高速振动器，使场镜发射出第二回合激光在金属工件表面上形成多路第二回合路径痕迹；第二回合路径痕迹的宽度大于第一回合路径痕迹的宽度，所述第二回合路径痕迹覆盖于第一回合路径痕迹与第一回合路径痕迹形成的第一回合路径间隙，形成无痕迹的金属镜面。

[0006] 依据主要技术特征进一步限定，首先，从场镜发射出第一回合激光，在扫描振镜控制下，所述第一回合激光射出一条表面熔化的第一回合路径痕迹；所述第一回合激光在扫描振镜的控制下，在金属工件表面来回往复运动，使金属工件表面上相邻的第一回合路径痕迹与第一回合路径痕迹之间形成第一回合路径间隙；然后，开启高速振动器，从场镜发射出第二回合激光，在扫描振镜控制下，使第二回合激光沿着垂直于第一回合路径间隙的方向振动移动，驱使第二回合激光在被加工金属工件表面形成第二回合路径痕迹，该第二回合路径痕迹宽度是第一回合路径痕迹宽度的二倍；在扫描振镜和高速振动器共同控制下，所述第二回合激光来回往复运动，使在金属工件表面上的第二回合路径痕迹覆盖和抚平第一回合路径间隙，形成无痕迹的金属镜面；所述第一回合激光所使用的激光光源的点能量大于1.5mJ,频率大于100KHz,扫描速度大于100mm/sec，熔化热能大于64KJ/Kg，且小于1577kJ/kg；高速振动器振动速度大于1000来回/秒,且在0.5mm的范围振动，将第二回合激光的光斑扩宽，由原来0.1mm至0.3mm的宽度，扩大到0.6mm至1mm的宽度，所述第二回合激光所使用的激光光源的点能量大于1.5mJ,频率大于100KHz,扫描速度大于1000mm/sec。

[0007] 本发明技术方案有益技术效果为：因所述高速振动器安装在XY移动平台上，所述的XY移动平台设置有用于开启或关闭高速振动器的开关；所述的激光扫描系统包括激光光源，安装在激光光源一端的扫描振镜，安装在扫描振镜上端的场镜。先使用时，利用场镜往复来回移动，使第一回合激光在金属工件表面形成多路第一回合路径痕迹，再开启高速振动器，使场镜发射出第二回合激光在金属工件表面上形成多路第二回合路径痕迹；第二回合路径痕迹的宽度大于第一回合路径痕迹的宽度，所述第二回合路径痕迹覆盖于第一回合路径痕迹与第一回合路径痕迹形成的第一回合路径间隙，形成无痕迹的金属镜面。此种激光抛光方法能够直接对金属工件表面进行反复激光扫描抛光处理，金属工件表面形成无污染、无残留及无损耗的表面，从而使被抛光的金属工件表面无残留金属粉末且金属工件表面不被损坏。本发明技术方案与现有同类产品相互比较，具有结构简单的效果。在本发明抛光方法中，只需要通过在场镜单独使用或高速振动器与场镜共同控制下，产生激光在金属工件表面上来回往复运动，调节回合路径痕迹宽度即可，从而达到加工简单、使用方便的效果。

[0008] 下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】

[0009] 图1为本发明中激光扫描系统的外观立体图；

[0010] 图2为本发明中高速振动器的立体图；

[0011] 图3为本发明中激光扫描系统的结构示意图；

[0012] 图4为本发明中高速振动器的结构示意图；

[0013] 图5为本发明中单条的第一回合激光形成第一回合路径痕迹的示意图；

[0014] 图6为本发明中多条第一回合路径痕迹形成的示意图；

[0015] 图7为本发明中单条第二回合激光形成第二回合路径痕迹的示意图；

[0016] 图8为本发明中多条第二回合路径痕迹与第一回合路径痕迹形成的示意图；

[0017] 图9为本发明中第一回合激光形成熔化层的示意图；

[0018] 图10为本发明中第一回合激光形成液化层的示意图；

[0019] 图11为本发明中第二回合激光形成液化层的示意图。【具体实施方式】

[0020] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0021] 请参考图1至图11所示，下面结合实施例说明一种激光抛光机，其包括激光扫描系统100，高速振动器200，以及XY移动平台300；所述高速振动器200安装在XY移动平台300上面，所述的XY移动平台300设置有有用于开启或关闭高速振动器200的开关400。所述的激光扫描系统100包括激光光源101，安装在激光光源101一端的扫描振镜102，安装在扫描振镜102上端的场镜103；

[0022] 一种激光抛光机的抛光方法为：首先，从场镜103发射出第一回合激光501，在扫描振镜102控制下，所述第一回合激光501射出一条表面熔化的第一回合路径痕迹502；在扫描振镜102的控制下，所述第一回合激光501来回往复运动，使在金属工件表面上相邻的第一回合路径痕迹502与第一回合路径痕迹502之间形成第一回合路径间隙505；然后，开启高速振动器200，从场镜103发射出第二回合激光506，在扫描振镜102控制下，使第二回合激光506沿着垂直于第一回合路径间隙505的方向振动移动，驱使第二回合激光506在被加工金属工件表面形成第二回合路径痕迹504，该第二回合路径痕迹504宽度是第一回合路径痕迹
502宽度的二倍；在扫描振镜102和高速振动器200共同控制下，所述第二回合激光506来回往复运动，使在金属工件表面上形成第二回合路径痕迹504覆盖和抚平第一回合路径间隙
505，形成无痕迹的金属镜面。

[0023] 在第一回合过程中，产生第一回合激光501的所述激光光源101的点能量大于1.5mJ,频率大于100KHz,扫描速度大于100mm/sec，熔化热能大于64KJ/Kg，且小于1577kJ/kg，即相邻扫描线之间宽度大于0.005mm。在第一回合激光501与金属工件表面之间，因激光光源101产生的第一回合激光501的能量较大，扫描速度慢，容易使得金属工件表面熔化，但速度不能太慢，扫描路径的密度不能太密，以便防止表面气化产生坑洞现象，所以使得第一回合激光501的能量要控制在能令金属工件表面产生熔化层600和热效应层601，达到熔化的目的。在此过程中，由于两个相邻的第一回合路径痕迹502加工时间先后，和金属工件表面快速冷却的原因，容易使得两个相邻的第一回合路径痕迹502与第一回合路径痕迹502之间产生第一回合路径间隙505。

[0024] 为了抚平所述的第一回合路径间隙505，于是，在开启高速振动器200的情况下，增加第二回合激光506扫描宽度，驱使所产生的第二回合路径痕迹504宽度增大，将第一回合路径痕迹502与第一回合路径痕迹502之间所形成第一回合路径间隙505抚平。

[0025] 在第二回合过程中，所述激光光源101产生的第二回合激光506的能量，使金属工件表面产生熔化层扩大，同时，保存先前扫描路径的被加工表面不会冷却下来，达到大面积液化层；所述激光光源101的点能量大于1.5mJ,频率大于100KHz,扫描速度大于1000mm/sec。第二回合激光506扫描时，高速振动器200开动，将第二回合激光506的光斑扩宽，令每平方面积的能量降低，令更大范围接收平均的激光能量；从而使两条相邻第一回合路径痕迹502连成一片，熔化层600和热效应层601可以平均分布更大的面积；冷却后，形成无痕迹的金属表面。第二回合激光506扫描时，所述高速振动器200的振动速度大于1000来回/秒,且在0.5mm的范围振动，来回是指往返次数；将第二回合激光506的光斑扩宽，由原来0.1mm至0.3mm的宽度，扩大到0.6mm至1mm的宽度，接收平均激光能量法范围扩大。在第二回合激光506扫描过程中，能量较小，扫描速度快，扫描速度快必须快过第一回合激光501扫描速度所形成熔化层600冷却的速度；避免令表面直接蒸化而产生坑洞。第二回合激光506所产生较宽的熔化层600和热效应层601，同时令先前的熔化层600液化；由于第二回合激光506，能量较小无法令熔化层600加深加厚，这可以避免过度熔化而影响原本工件的尺寸和形状。

[0026] 工作时，先利用场镜103往复来回移动，使第一回合激光501在金属工件表面形成多路第一回合路径痕迹502，再开启高速振动器200，使场镜103发射出第二回合激光在金属工件表面上形成多路第二回合路径痕迹504；第二回合路径痕迹504的宽度大于第一回合路径痕迹502的宽度，所述第二回合路径痕迹504覆盖于第一回合路径痕迹502与第一回合路径痕迹502形成的第一回合路径间隙505，形成无痕迹的金属镜面。激光抛光机通过第一、二回合激光501,506扫描，和开启高速振动器200，相互配合方式实现对金属工件表面进行来回反复激光扫描抛光处理，形成无污染、无残留及无损耗的工件表面。

[0027] 综上所述，因所述高速振动器200安装在XY移动平台300上，所述的XY移动平台300设置有用于开启或关闭高速振动器的开关400；所述的激光扫描系统100包括激光光源101，安装在激光光源101一端的扫描振镜102，安装在扫描振镜102上端的场镜103。使用时，先利用场镜103往复来回移动，使第一回合激光501在金属工件表面上形成多路第一回合路径痕迹502，再开启高速振动器200，使场镜发射出第二回合激光在金属工件表面上形成多路第二回合路径痕迹504；第二回合路径痕迹504的宽度大于第一回合路径痕迹502的宽度，所述第二回合路径痕迹504覆盖于第一回合路径痕迹502与第一回合路径502痕迹形成的第一回合路径间隙505，形成无痕迹的金属镜面。此种激光抛光方法能够直接对金属工件表面进行反复激光扫描抛光处理，金属工件表面形成无污染、无残留及无损耗的表面，从而使被抛光的金属工件表面无残留金属粉末且金属工件表面不被损坏。本发明技术方案与现有同类产品相互比较，具有结构简单的效果。在本发明抛光方法中，只需要通过在场镜103单独使用或高速振动器200与场镜103控制下，产生激光在金属工件表面上来回往复运动，调节回合路径痕迹宽度，即可，从而达到加工简单、使用方便的效果。

[0028] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。