一種激光器固定裝置及利用該裝置實現(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。通過對材料加熱，提高材料的塑性，使屈服強度降低到斷裂強度以下，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所需的溫度也是不同的。切削區(qū)域溫度過高材料將會被燒蝕，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，加工時間長，激光功率波動較大，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)機構(gòu)、伸展機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)和發(fā)射機構(gòu)，發(fā)射機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)、伸展機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)由前至后依次設(shè)置，回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)置在底座上，
[0008]回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)座、回轉(zhuǎn)臺和第一回轉(zhuǎn)電機，回轉(zhuǎn)座固接在底座上，回轉(zhuǎn)臺設(shè)置在回轉(zhuǎn)座的上端面上，回轉(zhuǎn)臺與回轉(zhuǎn)座之間轉(zhuǎn)動連接，第一回轉(zhuǎn)電機豎直設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺上，第一回轉(zhuǎn)電機的殼體與回轉(zhuǎn)臺固接，第一回轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)軸與回轉(zhuǎn)座連接，
[0009]伸展機構(gòu)包括第二回轉(zhuǎn)電機和第一液壓缸，第一液壓缸與回轉(zhuǎn)臺通過第二回轉(zhuǎn)電機之間轉(zhuǎn)動連接，第二回轉(zhuǎn)電機水平設(shè)置，第二回轉(zhuǎn)電機的殼體與回轉(zhuǎn)臺固接，第二回轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)軸與第一液壓缸缸體的豎直側(cè)壁垂直固接，
[0010]調(diào)整機構(gòu)包括第三回轉(zhuǎn)電機、第四回轉(zhuǎn)電機和連接殼體，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)電機轉(zhuǎn)動連接，第四回轉(zhuǎn)電機設(shè)置在連接殼體的后端面上，第四回轉(zhuǎn)電機的殼體與外殼體固接，第四回轉(zhuǎn)電機的轉(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)電機之間轉(zhuǎn)動連接，第三回轉(zhuǎn)電機水平設(shè)置，第三回轉(zhuǎn)電機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)電機的轉(zhuǎn)軸與連接殼體的外殼體的側(cè)壁固接，
[0011]發(fā)射機構(gòu)包括連接端面、第五回轉(zhuǎn)電機、第二液壓缸、激光發(fā)射器、多個轉(zhuǎn)動軸和多個紅外線感應(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)電機垂直連接有第二液壓缸，第五回轉(zhuǎn)電機水平設(shè)置，第五回轉(zhuǎn)電機的殼體與連接端面固接，第五回轉(zhuǎn)電機的轉(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轉(zhuǎn)動軸，每個轉(zhuǎn)動軸的前端分別鉸接有一個紅外線感應(yīng)器。
[0012]—種利用激光器固定裝置實現(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，將計算得到的信息存入公共機的數(shù)據(jù)庫中，建立溫度數(shù)據(jù)庫；
[0014]步驟二:溫度監(jiān)測: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，通過多個紅外線感應(yīng)器對被切削部位的周邊的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測；
[0015]步驟三:信息反饋:將多個紅外線感應(yīng)器監(jiān)測到的溫度信息反饋到公共機中，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，通過電信號調(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)有多個紅外線感應(yīng)器，可對被加工工件的表面進(jìn)行實時監(jiān)測；
[0019]2、本發(fā)明的激光器固定裝置中通過設(shè)置回轉(zhuǎn)機構(gòu)、伸展機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)和發(fā)射機構(gòu)來實現(xiàn)激光發(fā)射器在三維空間上的移動和調(diào)整，使其運動更加靈活便捷，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)器具有兩個自由度，可以根據(jù)需要隨時調(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；
[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)射機構(gòu)的整體機構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種激光器固定裝置包括底座1、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、伸展機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)和發(fā)射機構(gòu)，發(fā)射機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)、伸展機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)由前至后依次設(shè)置，回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)置在底座I上，
[0028]回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)座2、回轉(zhuǎn)臺3和第一回轉(zhuǎn)電機4，回轉(zhuǎn)座2固接在底座I上，回轉(zhuǎn)臺3設(shè)置在回轉(zhuǎn)座2的上端面上，回轉(zhuǎn)臺3與回轉(zhuǎn)座2之間轉(zhuǎn)動連接，第一回轉(zhuǎn)電機4豎直設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺3上，第一回轉(zhuǎn)電機4的殼體與回轉(zhuǎn)臺3固接，第一回轉(zhuǎn)電機4的轉(zhuǎn)軸與回轉(zhuǎn)座2連接，
[0029]伸展機構(gòu)包括第二回轉(zhuǎn)電機5和第一液壓缸6，第一液壓缸6與回轉(zhuǎn)臺3通過第二回轉(zhuǎn)電機5之間轉(zhuǎn)動連接，第二回轉(zhuǎn)電機5水平設(shè)置，第二回轉(zhuǎn)電機5的殼體與回轉(zhuǎn)臺3固接，第二回轉(zhuǎn)電機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)整機構(gòu)包括第三回轉(zhuǎn)電機7、第四回轉(zhuǎn)電機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8轉(zhuǎn)動連接，第四回轉(zhuǎn)電機8設(shè)置在連接殼體9的后端面上，第四回轉(zhuǎn)電機8的殼體與外殼體9-2固接，第四回轉(zhuǎn)電機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7之間轉(zhuǎn)動連接，第三回轉(zhuǎn)電機7水平設(shè)置，第三回轉(zhuǎn)電機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)射機構(gòu)包括連接端面10、第五回轉(zhuǎn)電機11、第二液壓缸12、激光發(fā)射器15、多個轉(zhuǎn)動軸14和多個紅外線感應(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11垂直連接有第二液壓缸12，第五回轉(zhuǎn)電機11水平設(shè)置，第五回轉(zhuǎn)電機11的殼體與連接端面10固接，第五回轉(zhuǎn)電機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轉(zhuǎn)動軸14，每個轉(zhuǎn)動軸14的前端分別鉸接有一個紅外線感應(yīng)器16。
[0032]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述轉(zhuǎn)動軸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。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與【具體實施方式】一相同。
[0033]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述內(nèi)殼體9-1與外