一種激光器固定裝置及利用該裝置實(shí)現(xiàn)溫度自適應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光器固定裝置及利用該裝置實(shí)現(xiàn)溫度自適應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光加熱輔助銑削技術(shù)是將一束高能激光束照射在材料去除區(qū)域，短時(shí)間內(nèi)提高工件材料的局部溫度，改變了材料的切削性能，之后采用刀具進(jìn)行加工。通過對(duì)材料加熱，提高材料的塑性，使屈服強(qiáng)度降低到斷裂強(qiáng)度以下，降低切削力，減小刀具磨損，降低切削振顫，從而達(dá)到提高加工效率，降低成本，提升加工表面質(zhì)量的目的。
[0003]精準(zhǔn)的溫度控制是激光加熱輔助銑削的基礎(chǔ)。而精準(zhǔn)的溫度控制取決于激光的加工功率及掃描速度。激光加熱輔助切削過程中溫度的控制尤其重要，不同的零件加工過程中所需溫度不同，同一零件加工不同位置時(shí)所需的溫度也是不同的。切削區(qū)域溫度過高材料將會(huì)被燒蝕，影響工件表面質(zhì)量，而溫度過低則影響加熱輔助銑削效果，所以，準(zhǔn)確的瞬時(shí)溫度控制成為激光加熱輔助切削過程的關(guān)鍵因素。
[0004]激光器輸出功率的波動(dòng)導(dǎo)致切削溫度的變化，影響零件的加工質(zhì)量。尤其是在加工大型工件時(shí)，加工時(shí)間長(zhǎng)，激光功率波動(dòng)較大，從而導(dǎo)致切削溫度不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響表面質(zhì)量?，F(xiàn)有的激光加熱輔助銑削過程中，溫度的控制主要是由人工監(jiān)視，效果比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有激光輔助切削過程中切削溫度不穩(wěn)定，從而嚴(yán)重影響表面加工質(zhì)量的問題，進(jìn)而提出一種激光器固定裝置及利用該裝置實(shí)現(xiàn)溫度自適應(yīng)的方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種激光器固定裝置包括底座、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸展機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)和發(fā)射機(jī)構(gòu)，發(fā)射機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)、伸展機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由前至后依次設(shè)置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在底座上，
[0008]回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)座、回轉(zhuǎn)臺(tái)和第一回轉(zhuǎn)電機(jī)，回轉(zhuǎn)座固接在底座上，回轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)置在回轉(zhuǎn)座的上端面上，回轉(zhuǎn)臺(tái)與回轉(zhuǎn)座之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一回轉(zhuǎn)電機(jī)豎直設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，第一回轉(zhuǎn)電機(jī)的殼體與回轉(zhuǎn)臺(tái)固接，第一回轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與回轉(zhuǎn)座連接，
[0009]伸展機(jī)構(gòu)包括第二回轉(zhuǎn)電機(jī)和第一液壓缸，第一液壓缸與回轉(zhuǎn)臺(tái)通過第二回轉(zhuǎn)電機(jī)之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二回轉(zhuǎn)電機(jī)水平設(shè)置，第二回轉(zhuǎn)電機(jī)的殼體與回轉(zhuǎn)臺(tái)固接，第二回轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與第一液壓缸缸體的豎直側(cè)壁垂直固接，
[0010]調(diào)整機(jī)構(gòu)包括第三回轉(zhuǎn)電機(jī)、第四回轉(zhuǎn)電機(jī)和連接殼體，連接殼體包括內(nèi)殼體和外殼體，內(nèi)殼體與外殼體之間通過第四回轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第四回轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置在連接殼體的后端面上，第四回轉(zhuǎn)電機(jī)的殼體與外殼體固接，第四回轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與內(nèi)殼體固接，連接殼體與第一液壓缸通過第三回轉(zhuǎn)電機(jī)之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第三回轉(zhuǎn)電機(jī)水平設(shè)置，第三回轉(zhuǎn)電機(jī)的殼體與第一液壓缸桿體的豎直側(cè)壁垂直固接，第三回轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與連接殼體的外殼體的側(cè)壁固接，
[0011]發(fā)射機(jī)構(gòu)包括連接端面、第五回轉(zhuǎn)電機(jī)、第二液壓缸、激光發(fā)射器、多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和多個(gè)紅外線感應(yīng)器，連接端面的后端面與內(nèi)殼體的前端面固接，連接端面的前端面的中部通過第五回轉(zhuǎn)電機(jī)垂直連接有第二液壓缸，第五回轉(zhuǎn)電機(jī)水平設(shè)置，第五回轉(zhuǎn)電機(jī)的殼體與連接端面固接，第五回轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與第二液壓缸的缸體固接，第二液壓缸的桿體的前端固接有激光發(fā)射器，連接端面的前端面上沿圓周方向均布鉸接有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的前端分別鉸接有一個(gè)紅外線感應(yīng)器。
[0012]—種利用激光器固定裝置實(shí)現(xiàn)溫度自適應(yīng)的方法，所述方法包括如下步驟:
[0013]步驟一:建立溫度數(shù)據(jù)庫:首先建立切削熱模型，采用有限元方法建立激光加熱輔助銑削熱模型，將激光加熱輔助銑削熱模型的數(shù)據(jù)通過有限元分析進(jìn)行來數(shù)據(jù)的網(wǎng)格劃分，確定仿真數(shù)據(jù)庫的溫度數(shù)據(jù)信息，將計(jì)算得到的信息存入公共機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，建立溫度數(shù)據(jù)庫；
[0014]步驟二:溫度監(jiān)測(cè):利用激光器固定裝置中的激光發(fā)射器進(jìn)行激光加熱輔助銑削，在銑削的同時(shí)，通過多個(gè)紅外線感應(yīng)器對(duì)被切削部位的周邊的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
[0015]步驟三:信息反饋:將多個(gè)紅外線感應(yīng)器監(jiān)測(cè)到的溫度信息反饋到公共機(jī)中，與溫度數(shù)據(jù)庫中的溫度進(jìn)行比較，得出溫度差；
[0016]步驟四:調(diào)整電流:將溫度差通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過電信號(hào)調(diào)整可變電阻阻值的大小，改變激光發(fā)射器的電流大小，從而調(diào)整激光發(fā)射器的輸出功率，改變被切線部位及其周邊的溫度值，完成溫度的自適應(yīng)。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比包含的有益效果是:
[0018]1、本發(fā)明的激光器固定裝置中設(shè)有多個(gè)紅外線感應(yīng)器，可對(duì)被加工工件的表面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
[0019]2、本發(fā)明的激光器固定裝置中通過設(shè)置回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸展機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)和發(fā)射機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)激光發(fā)射器在三維空間上的移動(dòng)和調(diào)整，使其運(yùn)動(dòng)更加靈活便捷，易于掌控；
[0020]3、本發(fā)明的激光器固定裝置中紅外線感應(yīng)器具有兩個(gè)自由度，可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整紅外線感應(yīng)器的位置和角度，能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行溫度檢測(cè)；
[0021 ] 4、本發(fā)明的溫度自適應(yīng)方法通過改變激光功率來自動(dòng)改變激光加熱輔助切削過程中溫度的變化，自適應(yīng)過程更加靈敏便捷；
[0022]5、本發(fā)明的溫度自適應(yīng)方法中激光功率根據(jù)加工溫度差自適應(yīng)地改變，可以得到工件不同加工位置的激光功率，根據(jù)不同需要隨時(shí)進(jìn)行溫度的調(diào)整；
[0023]6、本發(fā)明的溫度自適應(yīng)方法利用有限元模型確定模擬仿真數(shù)據(jù)庫，建立準(zhǔn)確的工件加工過程溫度數(shù)據(jù)模型，使溫度的比對(duì)更加精確，溫度的控制更加精準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明中激光器固定裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是圖1的俯視圖；
[0026]圖3是本發(fā)明中發(fā)射機(jī)構(gòu)的整體機(jī)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種激光器固定裝置包括底座1、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸展機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)和發(fā)射機(jī)構(gòu)，發(fā)射機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)、伸展機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由前至后依次設(shè)置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在底座I上，
[0028]回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)座2、回轉(zhuǎn)臺(tái)3和第一回轉(zhuǎn)電機(jī)4，回轉(zhuǎn)座2固接在底座I上，回轉(zhuǎn)臺(tái)3設(shè)置在回轉(zhuǎn)座2的上端面上，回轉(zhuǎn)臺(tái)3與回轉(zhuǎn)座2之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一回轉(zhuǎn)電機(jī)4豎直設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺(tái)3上，第一回轉(zhuǎn)電機(jī)4的殼體與回轉(zhuǎn)臺(tái)3固接，第一回轉(zhuǎn)電機(jī)4的轉(zhuǎn)軸與回轉(zhuǎn)座2連接，
[0029]伸展機(jī)構(gòu)包括第二回轉(zhuǎn)電機(jī)5和第一液壓缸6，第一液壓缸6與回轉(zhuǎn)臺(tái)3通過第二回轉(zhuǎn)電機(jī)5之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二回轉(zhuǎn)電機(jī)5水平設(shè)置，第二回轉(zhuǎn)電機(jī)5的殼體與回轉(zhuǎn)臺(tái)3固接，第二回轉(zhuǎn)電機(jī)5的轉(zhuǎn)軸與第一液壓缸6缸體的豎直側(cè)壁垂直固接，
[0030]調(diào)整機(jī)構(gòu)包括第三回轉(zhuǎn)電機(jī)7、第四回轉(zhuǎn)電機(jī)8和連接殼體9，連接殼體9包括內(nèi)殼體9-1和外殼體9-2，內(nèi)殼體9-1與外殼體9-2之間通過第四回轉(zhuǎn)電機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第四回轉(zhuǎn)電機(jī)8設(shè)置在連接殼體9的后端面上，第四回轉(zhuǎn)電機(jī)8的殼體與外殼體9-2固接，第四回轉(zhuǎn)電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸與內(nèi)殼體9-1固接，連接殼體9與第一液壓缸6通過第三回轉(zhuǎn)電機(jī)7之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第三回轉(zhuǎn)電機(jī)7水平設(shè)置，第三回轉(zhuǎn)電機(jī)7的殼體與第一液壓缸6桿體的豎直側(cè)壁垂直固接，第三回轉(zhuǎn)電機(jī)7的轉(zhuǎn)軸與連接殼體9的外殼體9-2的側(cè)壁固接，
[0031]發(fā)射機(jī)構(gòu)包括連接端面10、第五回轉(zhuǎn)電機(jī)11、第二液壓缸12、激光發(fā)射器15、多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸14和多個(gè)紅外線感應(yīng)器16，連接端面10的后端面與內(nèi)殼體9-1的前端面固接，連接端面10的前端面的中部通過第五回轉(zhuǎn)電機(jī)11垂直連接有第二液壓缸12，第五回轉(zhuǎn)電機(jī)11水平設(shè)置，第五回轉(zhuǎn)電機(jī)11的殼體與連接端面10固接，第五回轉(zhuǎn)電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸與第二液壓缸12的缸體固接，第二液壓缸12的桿體的前端固接有激光發(fā)射器15，連接端面10的前端面上沿圓周方向均布鉸接有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸14，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸14的前端分別鉸接有一個(gè)紅外線感應(yīng)器16。
[0032]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸14與連接端面10之間通過第一雙頭螺柱13連接，紅外線感應(yīng)器16與轉(zhuǎn)動(dòng)軸14之間通過第二雙頭螺柱17連接，第一雙頭螺柱13與第二雙頭螺柱17垂直設(shè)置。本實(shí)施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述內(nèi)殼體9-1與外