【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種用于工件表面拋光方面的激光機以及使用該激光機的拋光方法。

背景技術(shù)：

隨著社會不斷發(fā)展和進步，伴隨著對工件表面的要求越來越高。如今對工件表面處理的金屬拋光方法分為機械式拋光方法和非接觸式拋光方法。金屬拋光方法是機械式拋光方法最常見一種，其利用拋光輪轉(zhuǎn)動和外加拋光粉和液體作用于工件表面，此種拋光方法容易造成金屬粉末殘留于工件表面，和被拋光工件表面被損耗。電子束金屬拋光是非接觸式拋光方法最常見一種，此種拋光方法的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且需要在高度真空的環(huán)境下加工，在使用領(lǐng)域方面受到極大限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不僅可以避免被拋光的金屬工件表面無殘留金屬粉末和金屬工件表面不被損壞，而且還具有結(jié)構(gòu)簡單的激光拋光機。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還提供一種具有加工簡單、使用方便的激光拋光機使用方法。

為此解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中的技術(shù)方案所采用一種激光拋光機，其包括激光掃描系統(tǒng)，高速振動器，以及xy移動平臺；所述高速振動器安裝在xy移動平臺上，所述的xy移動平臺設(shè)置有用于開啟或關(guān)閉高速振動器的開關(guān)；所述的激光掃描系統(tǒng)包括激光光源，安裝在激光光源一端的掃描振鏡，安裝在掃描振鏡上端的場鏡；利用場鏡往復(fù)來回移動，使場鏡在金屬工件表面形成多路第一回合路徑痕跡，再利用高速振動器驅(qū)使場鏡發(fā)射出多路第二回合路徑痕跡；第二回合路徑痕跡的寬度大于第一回合路徑痕跡的寬度，所述第二回合路徑痕跡覆蓋于第一回合路徑痕跡與第一回合路徑痕跡形成的第一回合路徑間隙，形成無痕跡的金屬鏡面。

依據(jù)主要技術(shù)特征進一步限定，首先，從場鏡發(fā)射出第一回合激光，在掃描振鏡控制下，所述第一回合激光射出一條表面熔化的第一回合路徑痕跡；所述第一回合激光在掃描振鏡的控制下，在金屬工件表面來回往復(fù)運動，使相鄰的第一回合路徑痕跡與第一回合路徑痕跡之間形成第一回合路徑間隙；然后，開啟高速振動器，從場鏡發(fā)射出第二回合激光，在掃描振鏡控制下，使第二回合激光沿著垂直于第一回合激光的方向振動移動，驅(qū)使第二回合激光在被加工工具表面形成第二回合路徑痕跡，該第二回合路徑痕跡寬度是第一回合路徑痕跡寬度的二倍；所述第一回合激光在掃描振鏡和高速振動器共同控制下，在金屬工件表面來回往復(fù)運動，使第二回合路徑痕跡覆蓋和撫平第一回合路徑間隙，形成無痕跡的金屬鏡面。

依據(jù)主要技術(shù)特征進一步限定，所述第一回合激光所使用的激光光源的點能量大于1.5mj,頻率大于100khz,掃描速度大于100mm/sec，熔化熱能大于64kj/kg，且小于1577kj/kg，掃描線的密度大于0.005mm。

依據(jù)主要技術(shù)特征進一步限定，高速振動器振動速度大于1000來回/秒,且在0.5mm的范圍振動，將第二回合激光的光斑擴寬，由原來0.1mm至0.3mm的寬度，擴大到0.6mm至1mm的寬度，所述第二回合激光所使用的激光光源的點能量大于1.5mj,頻率大于100khz,掃描速度大于1000mm/sec。

本發(fā)明技術(shù)方案有益技術(shù)效果為：因所述高速振動器安裝在xy移動平臺上，所述的xy移動平臺設(shè)置有用于開啟或關(guān)閉高速振動器的開關(guān)；所述的激光掃描系統(tǒng)包括激光光源，安裝在激光光源一端的掃描振鏡，安裝在掃描振鏡上端的場鏡。使用時，利用場鏡往復(fù)來回移動，使場鏡在金屬工件表面形成多路第一回合路徑痕跡，再利用高速振動器驅(qū)使場鏡發(fā)射出多路第二回合路徑痕跡；第二回合路徑痕跡的寬度大于第一回合路徑痕跡的寬度，所述第二回合路徑痕跡覆蓋于第一回合路徑痕跡與第一回合路徑痕跡形成的第一回合路徑間隙，形成無痕跡的金屬鏡面。此種激光拋光方法能夠直接對金屬工件表面進行反復(fù)激光掃描拋光處理，金屬工件表面形成無污染、無殘留及無損耗的表面，從而使被拋光的金屬工件表面無殘留金屬粉末且金屬工件表面不被損壞。本發(fā)明技術(shù)方案與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相互比較，具有結(jié)構(gòu)簡單的效果。在本發(fā)明拋光方法中，只需要通過在場鏡單獨使用或高速振動器與場鏡共同控制下，產(chǎn)生激光在金屬工件表面上來回往復(fù)運動，調(diào)節(jié)回合路徑痕跡寬度即可，從而達到加工簡單、使用方便的效果。

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明中激光掃描系統(tǒng)的外觀立體圖；

圖2為本發(fā)明中高速振動器的立體圖；

圖3為本發(fā)明中激光掃描系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中高速振動器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中單條的第一回合激光形成第一回合路徑痕跡的示意圖；

圖6為本發(fā)明中多條第一回合路徑痕跡形成的示意圖；

圖7為本發(fā)明中單條第二回合激光形成第二回合路徑痕跡的示意圖；

圖8為本發(fā)明中多條第二回合路徑痕跡與第一回合路徑痕跡形成的示意圖；

圖9為本發(fā)明中第一回合激光形成熔化層的示意圖；

圖10為本發(fā)明中第一回合激光形成液化層的示意圖；

圖11為本發(fā)明中第二回合激光形成液化層的示意圖。

【具體實施方式】

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參考圖1至圖11所示，下面結(jié)合實施例說明一種激光拋光機，其包括激光掃描系統(tǒng)100，高速振動器200，以及xy移動平臺300；所述高速振動器200安裝在xy移動平臺300上面，所述的xy移動平臺300設(shè)置有有用于開啟或關(guān)閉高速振動器200的開關(guān)400。所述的激光掃描系統(tǒng)100包括激光光源101，安裝在激光光源101一端的掃描振鏡102，安裝在掃描振鏡102上端的場鏡103；

一種激光拋光機的拋光方法為：首先，從場鏡103發(fā)射出第一回合激光501，在掃描振鏡102控制下，所述第一回合激光501射出一條表面熔化的第一回合路徑痕跡502；所述第一回合激光501在掃描振鏡102的控制下，在金屬工件表面來回往復(fù)運動，使相鄰的第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑痕跡502之間形成第一回合路徑間隙505；然后，開啟高速振動器200，從場鏡103發(fā)射出第二回合激光506，在掃描振鏡102控制下，使第二回合激光506沿著垂直于第一回合激光501的方向振動移動，驅(qū)使第二回合激光506在被加工工具表面形成第二回合路徑痕跡504，該第二回合路徑痕跡504寬度是第一回合路徑痕跡502寬度的二倍；所述第一回合激光501在掃描振鏡102和高速振動器200共同控制下，在金屬工件表面來回往復(fù)運動，使第二回合路徑痕跡504覆蓋和撫平第一回合路徑間隙505，形成無痕跡的金屬鏡面。

在第一回合過程中，產(chǎn)生第一回合激光501的所述激光光源101的點能量大于1.5mj,頻率大于100khz,掃描速度大于100mm/sec，熔化熱能大于64kj/kg，且小于1577kj/kg，掃描線的密度大于0.005mm，即相鄰掃描線之間寬度大于0.005mm。在第一回合激光501與金屬工件表面之間，因激光光源101產(chǎn)生的第一回合激光501的能量較大，掃描速度慢，容易使得金屬工件表面熔化，但速度不能太慢，掃描路徑的密度不能太密，以便防止表面氣化產(chǎn)生坑洞現(xiàn)象，所以使得第一回合激光501的能量要控制在能令金屬工件表面產(chǎn)生熔化層600和熱效應(yīng)層601，達到熔化的目的。在此過程中，由于兩個相鄰的第一回合路徑痕跡502加工時間先后，和金屬工件表面快速冷卻的原因，容易使得兩個相鄰的第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑痕跡502之間產(chǎn)生第一回合路徑間隙505。

為了撫平所述的第一回合路徑間隙505，于是，在開啟高速振動器200的情況下，增加第二回合激光506掃描寬度，驅(qū)使所產(chǎn)生的第二回合路徑痕504跡寬度增大，將第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑痕跡502之間所形成第一回合路徑間隙505撫平。

在第二回合過程中，所述激光光源101產(chǎn)生的第二回合激光506的能量，使金屬工件表面產(chǎn)生熔化層擴大，同時，保存先前掃描路徑的被加工表面不會冷卻下來，達到大面積液化層；所述激光光源101的點能量大于1.5mj,頻率大于100khz,掃描速度大于1000mm/sec。第二回合激光506掃描時，高速振動器200開動，將第二回合激光506的光斑擴寬，令每平方面積的能量降低，令更大范圍接收平均的激光能量；從而使兩條相鄰第一回合路徑痕跡502連成一片，熔化層600和熱效應(yīng)層601可以平均分布更大的面積；冷卻后，形成無痕跡的金屬表面。第二回合激光506掃描時，所述高速振動器200的振動速度大于1000來回/秒,且在0.5mm的范圍振動，來回是指往返次數(shù)；將第二回合激光506的光斑擴寬，由原來0.1mm至0.3mm的寬度，擴大到0.6mm至1mm的寬度，接收平均激光能量法范圍擴大。在第二回合激光506掃描過程中，能量較小，掃描速度快，掃描速度快必須快過第一回合激光501掃描速度所形成熔化層600冷卻的速度；避免令表面直接蒸化而產(chǎn)生坑洞。第二回合激光506所產(chǎn)生較寬的熔化層600和熱效應(yīng)層601，同時令先前的熔化層600液化；由于第二回合激光506，能量較小無法令熔化層600加深加厚，這可以避免過度熔化而影響原本工件的尺寸和形狀。

工作時，利用場鏡103往復(fù)來回移動，使場鏡103在金屬工件表面形成多路第一回合路徑痕跡502，再利用高速振動器200驅(qū)使場鏡103發(fā)射出多路第二回合路徑痕跡504；第二回合路徑痕跡504的寬度大于第一回合路徑痕跡502的寬度，所述第二回合路徑痕跡504覆蓋于第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑痕跡502形成的第一回合路徑間隙505，形成無痕跡的金屬鏡面。激光拋光機通過第一、二回合激光501,506掃描，和開啟高速振動器200，相互配合方式實現(xiàn)對金屬工件表面進行來回反復(fù)激光掃描拋光處理，形成無污染、無殘留及無損耗的工件表面。

綜上所述，因所述高速振動器200安裝在xy移動平臺300上，所述的xy移動平臺300設(shè)置有用于開啟或關(guān)閉高速振動器的開關(guān)400；所述的激光掃描系統(tǒng)100包括激光光源101，安裝在激光光源101一端的掃描振鏡102，安裝在掃描振鏡102上端的場鏡103。使用時，利用場鏡103往復(fù)來回移動，使場鏡103在金屬工件表面形成多路第一回合路徑痕跡502，再利用高速振動器200驅(qū)使場鏡發(fā)射出多路第二回合路徑痕跡504；第二回合路徑痕跡504的寬度大于第一回合路徑痕跡502的寬度，所述第二回合路徑痕跡504覆蓋于第一回合路徑痕跡502與第一回合路徑502痕跡形成的第一回合路徑間隙505，形成無痕跡的金屬鏡面。此種激光拋光方法能夠直接對金屬工件表面進行反復(fù)激光掃描拋光處理，金屬工件表面形成無污染、無殘留及無損耗的表面，從而使被拋光的金屬工件表面無殘留金屬粉末且金屬工件表面不被損壞。本發(fā)明技術(shù)方案與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相互比較，具有結(jié)構(gòu)簡單的效果。在本發(fā)明拋光方法中，只需要通過在場鏡103單獨使用或高速振動器200與場鏡103控制下，產(chǎn)生激光在金屬工件表面上來回往復(fù)運動，調(diào)節(jié)回合路徑痕跡寬度，即可，從而達到加工簡單、使用方便的效果。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。