一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法

摘要

本发明公开了一种激光去毛刺用光头装置和激光去毛刺方法，其中光头装置包括用于安装在激光器输出端的激光套，激光套具有沿轴向贯穿延伸以供激光器输出的激光光束投射穿过的入射通道，激光套上还开设有一个或多个保护气通道，每个保护气通道均呈以入射通道的轴心线为轴心的锥状，保护气通道位于所述入射通道的周向外侧。将该光头装置安装在激光器的输出端，一方面能够使得激光器发出的激光光束能够聚焦到待去毛刺工件的毛刺上形成光斑，另一方面还通过持续地在光斑的周向外侧持续地通入流动的保护气体，以将保护气体引入到熔池中，使得熔化区域形成连续不断的密闭保护氛围，带走激光对工件热作用产生的热量，提高激光去毛刺后工件表面的质量。

权利要求

1.一种激光去毛刺用光头装置，其特征在于：所述光头装置包括用于安装在激光器输出端的激光套，所述激光套具有沿轴向贯穿延伸以供所述激光器输出的激光光束投射穿过的入射通道，所述激光套上还开设有多个保护气通道，每个所述保护气通道均呈以所述入射通道的轴心线为轴心的锥状，所述保护气通道位于所述入射通道的周向外侧，其中，所述保护气通道的延伸方向与所述入射通道的轴心线之间的夹角为15°～75°，多个所述保护气通道的延伸方向与所述入射通道的轴心线之间的夹角各异地设置，经所述保护气通道输出的保护气体投射区域围设在经所述入射通道输出的激光光束形成的光斑的周向外侧。

2.根据权利要求1所述的激光去毛刺用光头装置，其特征在于：所述激光套呈圆柱筒状，所述的入射通道为以所述激光套的轴心线为轴心的锥状通道。

3.根据权利要求1所述的激光去毛刺用光头装置，其特征在于：所述激光套上位于所述入射通道的顶部还设有聚焦镜，所述聚焦镜的轴心线与所述入射通道的轴心线共线延伸。

4.一种激光去毛刺方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）获取待去除毛刺工件的三维图像；

（2）将获取到的所述三维图像与所述待去除毛刺工件的设计图进行比对，自动获取所述待去除毛刺工件上需要去除毛刺的所有区域，并获取所有的毛刺的尺寸，将毛刺尺寸大于设定尺寸范围的毛刺划分为大毛刺，将毛刺尺寸小于设定尺寸范围的毛刺划分为小毛刺；

（3）激光器上安装有如权利要求1至3任一所述的激光去毛刺用光头装置，采用激光依次去除所有的所述大毛刺和所述小毛刺，在所述大毛刺或所述小毛刺处投射激光光束并形成光斑，并在所述光斑的周向上辅以流动的保护气体，其中，采用激光切割的方式去除所述的大毛刺，采用激光熔化的方式去除所述的小毛刺。

5.根据权利要求4所述的激光去毛刺方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，所述保护气体有一道或多道，所述保护气体喷射的方向与所述激光光束投射的方向之间的夹角为15°～75°。

6.根据权利要求5所述的激光去毛刺方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，在所述大毛刺处投射激光光束并形成大功率的小光斑，所述小光斑的光斑功率为500W～1000W，光斑直径为0.05mm～0.1mm；在所述小毛刺处投射激光光束并形成小功率的大光斑，所述大光斑的光斑功率为300W～600W，光斑直径为0.5mm～1mm。

说明书

一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种激光去毛刺用光头装置及激光去毛刺方法。

背景技术

[0002] 毛刺是金属加工过程中在工件表面过渡处出现的各种尖角、毛边等不规则的金属部分。随着社会的进步，以及工业化与自动化水平的逐步提高，客户对产品的制造精度、质量要求越来越高，产品服役的条件也越来越苛刻。毛刺的存在不但影响了零件的进度，而且影响整机的可靠性，进而会引起机械产品的故障，因此，去毛刺已成为零件加工过程中的关键工序。

[0003] 为了解决毛刺的问题，各种去毛刺的方法也应运而生，去毛刺工艺也由早期的手工、机械式操作向自动化的方向发展。目前常见的去毛刺方法有滚筒研磨法、高温去毛刺法、机械刷去毛刺法、挤压珩磨去毛刺法、磁力研磨法、水喷射去毛刺等方法。而近年来，随着激光技术的迅速发展，且由于激光加工具有非接触、绿色环保等优势，采用激光去毛刺也逐步被越来越广泛的应用。

[0004] 激光去毛刺技术的基本原理是，利用激光具有强度高、能量密度大、聚焦性强、方向性好的特点，从激光器发出的激光束经过光学装置，使激光束聚焦成不同直径的光斑，对零件上的毛刺进行扫描，从而使毛刺熔化、汽化，最终使毛刺去除，其具有效率高、适用范围广等优点。

[0005] 然而，现有激光去毛刺技术中存在以下问题：首先，激光去毛刺过程中不可避免的会扫描到工件本身，激光对实际工件边缘会受到不同程度的氧化，进而造成工件表面的耐腐、耐磨性能的下降。最后，为了得到更好的去毛刺效果，由于毛刺所处的位置不同，所要求的保护气方向会有所不同。

[0006] 同时，还由于毛刺本身有大小，当切割大毛刺时，经常需要功率密度很大，即大功率小光斑，但是采用这种工艺去切除小毛刺时，在小毛刺处就会出现过烧现象，同时热影响区较大；当切割小毛刺时，经常是功率密度小，即小功率大光斑，采用这种工艺去除大毛刺时，会在大毛刺处出现熔化不足，进而形成二次毛刺。

发明内容

[0007] 本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种用于激光去毛刺的光头装置，以提高激光去毛刺后工件的表面质量。

[0008] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光去毛刺用光头装置，所述光头装置包括用于安装在激光器输出端的激光套，所述激光套具有沿轴向贯穿延伸以供所述激光器输出的激光光束投射穿过的入射通道，所述激光套上还开设有一个或多个保护气通道，每个所述保护气通道均呈以所述入射通道的轴心线为轴心的锥状，所述保护气通道位于所述入射通道的周向外侧。

[0009] 优选地，经所述保护气通道输出的保护气体投射区域围设在经所述入射通道输出的激光光束形成的光斑的周向外侧。

[0010] 优选地，所述保护气通道的延伸方向与所述入射通道的轴心线之间的夹角为15°～75°。

[0011] 进一步地，所述保护气通道有多个，多个所述保护气通道的延伸方向与所述入射通道的轴心线之间的夹角各异地设置。

[0012] 优选地，所述激光套呈圆柱筒状，所述的入射通道为以所述激光套的轴心线为轴心的锥状通道。

[0013] 优选地，所述激光套上位于所述入射通道的顶部还设有聚焦镜，所述聚焦镜的轴心线与所述入射通道的轴心线共线延伸。

[0014] 本发明的另一目的是为了提供一种激光去毛刺方法。

[0015] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光去毛刺方法，包括如下步骤：

[0016] （1）获取待去除毛刺工件的三维图像；

[0017] （2）将获取到的所述三维图像与所述待去除毛刺工件的设计图进行比对，自动获取所述待去除毛刺工件上需要去除毛刺的所有区域，并获取所有的毛刺的尺寸，将毛刺尺寸大于设定尺寸范围的毛刺划分为大毛刺，将毛刺尺寸小于设定尺寸范围的毛刺划分为小毛刺；

[0018] （3）采用激光依次去除所有的所述大毛刺和所述小毛刺，在所述大毛刺或所述小毛刺处投射激光光束并形成光斑，并在所述光斑的周向上辅以流动的保护气体，其中，采用激光切割的方式去除所述的大毛刺，采用激光熔化的方式去除所述的小毛刺。

[0019] 优选地，在所述步骤（3）中，激光器上安装有如上述的激光去毛刺用光头装置。

[0020] 进一步地，在所述步骤（3）中，所述保护气体有一道或多道，所述保护气体喷射的方向与所述激光光束投射的方向之间的夹角为15°～75°。

[0021] 进一步地，在所述步骤（3）中，在所述大毛刺处投射激光光束并形成大功率的小光斑，所述小光斑的光斑功率为500W～1000W，光斑直径为0.05mm～0.1mm；在所述小毛刺处投射激光光束并形成小功率的大光斑，所述大光斑的光斑功率为300W～600W，光斑直径为0.5mm～1mm。

[0022] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：通过将本发明的光头装置安装在激光器的输出端，一方面使得激光器发出的激光光束能够聚焦到待去毛刺工件的毛刺上形成光斑，另一方面还通过持续地在光斑的周向外侧持续地通入流动的保护气体，以将保护气体引入到熔池中，使得熔化区域形成连续不断的密闭保护氛围，带走激光对工件热作用产生的热量，提高激光去毛刺后工件表面的质量。

附图说明

[0023] 附图1为本发明的光头装置的内部结构及工作原理示意图；

[0024] 其中：1、激光套；11、入射通道；2、聚焦镜；3、保护气通道；

[0025] 10、待去毛刺工件；10a、大毛刺；10b、小毛刺。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

[0027] 参见图1所示，一种激光去毛刺用光头装置，其包括用于安装在激光器输出端的激光套1，该激光套1具有沿轴向贯穿延伸以供激光器输出的激光光束投射穿过的入射通道11，该入射通道11的上部设有聚焦镜2。激光套1整体呈圆柱筒状，入射通道11此处设置为以激光套1的轴心线为轴心的锥状通道，激光器发出的激光光束经聚焦镜2聚集后经入射通道
11投射穿出而在待加工位置处形成具有一定功率的光斑。

[0028] 参见图1所示，该激光套1上还开设有一个或多个保护气通道3，每个保护气通道3均为以入射通道11的轴心线为轴心的锥状，且保护气通道3均位于入射通道11的周向外侧。在该光头装置安装在激光器上用于激光去毛刺加工时，经保护气通道3输出的保护气体投射区域围设在经入射通道11输出的激光光束形成的光斑的周向外侧。这样，通过该光头装置将保护气引入到熔池中，能够使在熔化区域形成连续不断的密闭保护氛围，同时还可以及时带走激光对工件热作用产生的热量，达到降低激光对工件的热影响及对工件的氧化程度。

[0029] 具体地，保护气通道3延伸的方向与入射通道11的轴心线之间的夹角优选地设置为15°～75°，在使用时，可以选择单独的一条保护气通道3使用，也可以选择两条或多条保护气通道3组合使用。本实施例中，保护气通道3设置有三条，三条保护气通道3的延伸方向与入射通道11的轴心线之间的夹角各异地设置。

[0030] 利用该光头装置进行激光加工时，可以按照如下方法步骤进行：

[0031] 首先获取待去毛刺工件10的三维图像，可通过CCD数据采集系统来获取其图像；然后将获取到的三维图像与待去除毛刺工件10的设计图进行比对，自动地获取待去除毛刺工件10上需要去除毛刺的所有区域，并获取所有毛刺的尺寸，将毛刺尺寸大于设定尺寸范围的毛刺划分为大毛刺，将毛刺尺寸小于设定尺寸范围的毛刺划分为小毛刺。

[0032] 接下来，采用附有上述光头装置的激光器对所有的大毛刺和小毛刺进行去除加工，其中激光器可采用光纤激光器，激光器的输出端安装上述的光头装置。其中，采用激光切割的方式去除所述的大毛刺，采用激光熔化的方式去除所述的小毛刺，具体为，参见图1所示，在对大毛刺10a加工时，在大毛刺10a处投射激光光束并形成大功率的小光斑，小光斑的光斑功率为500W～1000W，光斑直径为0.05mm～0.1mm；而对小毛刺10b加工时，则在小毛刺10b处投射激光光束并形成小功率的大光斑，该大光斑的光斑功率为300W～600W，光斑直径为0.5mm～1mm。

[0033] 激光器经光头装置输出激光束，并在大毛刺或小毛刺处投射激光光束并形成光斑的同时，还在光斑的周向上辅以流动的保护气体，以将保护气体引入到熔池中，使得熔化区域形成连续不断的密闭保护氛围，带走激光对工件热作用产生的热量，提高激光去毛刺后工件表面的质量。

[0034] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。