專利名稱:激光束機械加工裝置的制作方法
籠統(tǒng)地說，本發(fā)明涉及應用激光束來進行機械加工的裝置，具體地說，本發(fā)明涉及能夠進行精密機械加工的激光束機械加工裝置，諸如為了在金屬軋輥表面形成所需的粗糙度而形成預定的不平整的圖案的激光打毛操作。更具體地說，本發(fā)明涉及用激光束對工件表面進行間歇照射，并且在工件被激光束光點照射之處釋放輔助(assisting)氣體的激光束機械加工裝置。
近年來，在各種產品中，廣泛使用了涂上美麗的油漆的金屬薄板、面板和金屬板，作為經油漆噴涂過的金屬薄板的一個典型的例子的冷軋薄鋼板，通常是將冷軋的鋼板依次進行去油、退火和平整后生產出來的。在這一種情況下，平整是用具有毛糙表面的工作軋輥來進行的。具有毛糙表面的工作軋輥可以在金屬薄板的表面形成適當?shù)募此柙诒砻妫员阍趬褐瞥尚芜^程中改善抗磨損的性能。
當這種金屬薄板、面板、或金屬板被用作汽車壁板，尤其是汽車的外壁板時，因為汽車的外表能直接對消費者產生吸引力，所以油漆噴涂以后的光潔感對于汽車本身的估價是一個相當重要的因素。用于確定油漆噴涂金屬薄板、面板或金屬板的質量的因素有多種。在諸多因素中，油漆噴涂表面具有光澤以減少漫反射以及成像清晰，以及幾乎沒有成像畸變是尤為重要的一個因素。光澤度和成像清晰度合稱為“成像明晰度”。
眾所周知，涂漆表面的成像明晰度由油漆的種類以及涂漆方法決定，但亦強烈地受金屬薄板、面板或金屬板的材料表面的粗糙度的影響(在下文中，“金屬薄板”一詞將用于表示各種形狀的金屬產品，包括金屬條、金屬面板、金屬板等)。此即，當平整部分在鋼板表面中所占的比率小而不平整部分相對來說較大時，平整部分在涂過漆的表面也就變小，而不平整部分則變大，結果，光的漫反射就使光澤度和成像清晰度降低，從而降低了成像明晰度。
另一方面，為了將金屬薄板形成為所需的結構，在平整過程以后，要將金屬薄板壓制成形。在這一壓制成形過程中，為使壓制操作易于進行，在壓模和金屬薄板之間適當?shù)丶由蠞櫥鸵詼p小其間的摩擦力是至關重要的。此外，必須將由于模子和金屬薄板之間的摩擦而產生的金屬屑吸收掉以防可能產生的磨損。由此可以理解，金屬薄板上所形成的凹痕可以有效地將潤滑油保持住并將金屬屑吸收進去。
此外，考慮到涂漆表面的光滑度，為使涂漆表面獲得令人滿意的光滑度和成像明晰度，涂漆層需具有足夠的厚度。如果金屬薄板過于光滑，金屬薄板表面上油漆的附著力就比較低，從而限制了能形成穩(wěn)定的油漆噴涂層的厚度。換言之，通過在金屬薄板表面形成適當?shù)牟黄秸?，就可以使油漆獲得足夠高的附著力，從而可以形成較厚的油漆層。因此，由此可以看出，最好使金屬薄板表面具有適當?shù)拇植诙取?br>金屬薄板表面的粗糙度一般由中心線平均粗糙度(center-line average roughness)Ra來表示。眾所周知，當中心線平均粗糙度Ra變大時，凸起和凹進的高度差值就變大，這樣就使涂漆表面的不平整度變大從而降低了成像明晰度。當金屬薄板用通常的噴砂法或放電工藝進行毛面的工作軋輥進行平整處理時，它呈現(xiàn)出由不規(guī)則的圖案形成的不平整毛糙部分組成的粗糙表面，即如上所述的一些不規(guī)則排列的凸凹部分組成，其中，平整部分在表面積中所占的比例很小。當對這種金屬薄板進行噴涂時，由于涂層一般總是沿著表面結構形成的，因此，平整部分在噴涂區(qū)中所占的比率很低。
為了改進已有技術中的上述問題，已有人設想用激光束對工作軋輥進行表面處理。例如，在日本專利(未經審查的)特開昭56-160892，日本專利(已經審查的)特公昭58-25587，日本專利特開昭54-61043以及日本專利特開昭和54-94790中，披露了用激光束對工作軋輥進行表面處理的方法。然而，已有的這些方法不能始終如一地提供令人滿意的工作軋輥的性能。
本發(fā)明的一個目的是提供一種激光束機械加工裝置，它能夠對工件表面有效而精密地進行機械加工。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能適用于平整工藝過程的將工作軋輥打毛的激光束機械加工裝置。
為了完成上述及其他目的，根據(jù)本發(fā)明，激光束機械加工裝置采用一個激光器，用以產生激光束;一個遮光裝置，用于間歇地擋住激光束以使激光束間歇地照射在工件表面上;一個輔助(assisting)氣體釋放裝置，用于將輔助氣體射向激光束照射的那一點上。輔助氣體釋放裝置安排得使輔助氣體流大體上沿著照射到工件表面的激光束的軸線方向釋放。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，激光束機械加工裝置包括產生激光束的激光束源，確定激光束光路的裝置，一個初級光學聚光器，設置在激光束之內，用來使照射到工件上的激光束聚焦在預定的一點上。一個輔助(assisting)氣體釋放裝置，用于將輔助氣體射向工件表面的預定點，一個機械遮光裝置，具有一個旋轉的遮光盤，設置在激光束光路上，位于初級聚光器的上游，用來間歇地建立和阻斷激光束通路(光路)，從而使激光束能得以間歇地照射在工件的預定點上。
在較佳實施例中，激光束機械加工裝置進一步包括一個設置在激光束光路中遮光器上游的輔助聚光器，該輔助聚光器的焦距約和其與遮光盤的距離相對應。激光束機械加工裝置還進一步包括一個設置在激光通路上并位于遮光器下游的光擴展器，該光擴展器將平行光通到初級聚光器。
通過將遮光器置于初級聚光器的上游并且離開輔助氣體流，朝著工件被激光束照射的預定點釋放的輔助氣體不會受到干擾。不然的話，則將產生擾動，降低激光機械加工的精度。此外，通過將遮光器置于初級聚光器的上游位置上，釋放裝置可以大體上沿著照射到工件的預定點上的激光束的軸向釋放氣體。為達到此目的，在激光束機械加工裝置中包括一個噴管(torch)，該噴管的一端與工件的預定點相對，噴管上有一個孔，用于通過由初級聚光器聚焦的激光束和輔助氣體。
初級激光器可包括一個聚焦透鏡，輔助聚光器可包括一個聚焦透鏡，光擴展器可包括一個散焦透鏡在(本發(fā)明的)一個變體中，初級聚光器可包括一個聚光鏡，輔助聚光器可包括一個聚光鏡，光擴展器可包括一個散光鏡。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，有一用于制造平整金屬薄板的工作軋輥的設備，該工作軋輥須具有預定的表面粗糙度和規(guī)則的、具有幾何圖案的不平整表面，上述設備包括一個用于可轉動地支持軋輥的支承裝置，一個與支承裝置相關聯(lián)的用于以一給定速度轉動材料軋輥的驅動裝置，一激光機械加工裝置，用于將激光束照射在材料軋輥的預定位置上以便形成由一凹陷及圍繞這一凹陷的環(huán)狀凸緣所構成的不平整部分，用以將工作軋輥表面打毛，激光機械加工裝置包括一個產生激光束的激光束源;
用于確定激光束光路的裝置;
設置在激光束上用以使激光束聚焦以照射在工件預定點上的初級光學聚光器;
用于向工件上預定點釋放輔助氣體的輔助氣體釋放裝置;以及一個機械遮光器，它具有一個設置在激光束光路上并位于光學聚光器的上游的旋轉遮光盤，用以間歇地建立和阻斷激光束光路，從而使激光束能得以間歇地照射在工件的預定點上。
在較佳構造中，激光束機械加工裝置可以產生能量密度在5×104至9×106瓦/平方厘米范圍內的激光束。
為了形成有規(guī)則的幾何圖案的不平整表面，所述設備還包括一個第二驅動裝置，用以使材料軋輥和激光束機械加工裝置在軸向以一預定的節(jié)距產生相對位移。
所述設備可以這樣設計，使其形成的工件軋輥的外周表面上形成多個互相有一定間距關系的不平整部分，每個不平整部分由一個凹陷以及一個環(huán)繞該凹陷的環(huán)狀凸緣構成，不平整部分安排成使相鄰不平整部分的中心距與不平整部分的外部尺寸之比在0.85至1.7的范圍內，并且中心距與外部尺寸之差小于280μm。
通過下文中結合本發(fā)明的最佳實施例的附圖進行詳細描述，可以對本發(fā)明將有更為全面的理解，然而，實施例不應用來限制本發(fā)明，而僅供解釋和理解之用。
圖中;
圖1是對平整用的工作軋輥進行打毛的激光束打毛系統(tǒng)總體示意圖，在最佳實施例中，采用了根據(jù)本發(fā)明的激光束機械加工裝置;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的激光束機械加工裝置第一個實施例的局部示意圖;
圖3是用來解釋利用根據(jù)本發(fā)明的激光束機械加工裝置的第一個實施例打毛的、具有毛糙表面的工作軋輥的放大的截面圖;
圖4為圖3中所示工作軋輥的放大的平面圖;
圖5為根據(jù)本發(fā)明的激光束機械加工裝置的第二個實施例的局部截面圖。
為了便于對下文中披露的激光束機械加工裝置的最佳實施例的理解，我們以正在受理(聯(lián)合待批)中的美國專利申請?zhí)枮榈?48，122和029，083，(分別于1986年12月31日和1987年3月23日提出申請)以及正在受理中(聯(lián)合待批)中的題為“具有成幾何圖案不平整毛糙部分的毛糙表面用于平整的工作軋輥及其制造方法”的美國專利申請(于1987年7月13日提出)作為參考。上述正在受理(聯(lián)合待批)中的美國專利申請用于此處作為參考旨在利于披露本發(fā)明。
應該指出，通過根據(jù)本發(fā)明的激光束機械加工裝置的最佳實施例，將以適用于平整工作軋輥的激光束打毛系統(tǒng)的形式，使本發(fā)明得到詳盡的描述，但是根據(jù)本發(fā)明的激光束機械加工裝置的最佳實施例的應用，并不僅限于所披露的系統(tǒng)，而是可以擴展到需要激光束機械加工的各種領域。
現(xiàn)參見附圖，圖1中展示了一個用于在工作軋輥的表面形成具有規(guī)則的幾何圖案的不平整度的打毛設備。如圖1所示，工作軋輥打毛設備一般具有與車床、磨床等相同的構造。該設備包括一個用以可旋轉地支持材料軋輥11的軋輥支架12，軋輥支架12可以以一個預定的轉速旋轉地驅動材料軋輥11。
一激光束機械加工裝置10，包括一個激光束發(fā)生器13，通過光束通路15與激光束發(fā)生器相連接的激光頭14。如圖所示，光束通路15在其中間部分發(fā)生彎曲。偏轉反射鏡16設置在拐角上，用來將從激光束發(fā)生器13出來的激光束偏向激光頭14。在所示例子中，通過將光束通路15的15b部分的軸與15a部分相垂直而使光束通路15彎成直角。因此，偏轉反射鏡16與15a和15b部分的軸相對成45°角。
在最佳結構中，激光束機械加裝置產生能量密度在5×104至9～106W/cm2的范圍內的激光束。
激光束機械加工裝置10放在可移動底座17上?？梢苿拥鬃?7可沿與材料軋輥11的軸向平行延伸的導軌18上移動。激光頭14與材料軋輥的外周相對，激光束聚焦在軋輥外周的一個預定點上。
不平整的毛糙部分在節(jié)距決定了軋輥表面的粗糙度。此節(jié)距可通過調節(jié)軋輥支架12的驅動速度以及沿導軌18的可移動底座的移動速度而得到調節(jié)。不平整的毛糙部分的深度則可通過調節(jié)確定激光束照射周期的遮光器的轉速而得到控制。
盡管在圖1中并未明顯示出，輔助氣體(諸如氧氣)通過輔助氣體噴嘴向材料軋輥11上被激光束照射的點釋放。
圖2展示了根據(jù)本發(fā)明的激光束機械加裝置的第一個實施例的激光頭14的一個最佳構造。激光頭14包括聚焦透鏡21，其焦距為l1，散焦透鏡22，其焦距為l2，以及設置在噴管(氣炬)24中的聚焦透鏡23。噴管24有一孔25，激光束被聚焦透鏡23聚焦后通過此孔照射在材料軋輥11的外周上。
聚焦透鏡21和散焦透鏡22互相相對激光束軸線y成一直線安置，距離為l1+l2。激光束由聚焦透鏡21聚束(聚焦)后被散焦透鏡22變成平行光束。從散焦透鏡22發(fā)出的平行光束再次被噴管24中的聚焦透鏡23聚焦。從圖中可以看出，聚焦透鏡23也相對于激光束軸線y與聚焦透鏡21和散焦透鏡22排成一直線。然后，被聚焦的激光束照射在材料軋輥外周的預定點上。
遮光機構26用來在聚焦透鏡21和散焦透鏡22之間間歇地建立和阻斷激光束的光路。本例中所示的遮光機構26是一個機械遮光器，包括一個遮光盤27，其上有多個圓周排列的通孔或縫28。縫28具有規(guī)則的間距，該間距可視軋輥外周上所需的粗糙度而定。遮光盤27固定在轉軸29的一端，該轉軸29由支承部件30可轉動地支持住。在轉軸29的另一端鄰近，裝有一個從動滑輪31用于使其與軸一起旋轉。從動滑輪31通過傳動帶33與驅動滑輪32可驅動地連接。驅動滑輪32連在驅動馬達M的驅動軸34上。于是，馬達M以一給定速度驅動遮光盤27以便間歇地建立和阻斷激光束的光路。
如圖2所示，遮光盤27放置得使其周邊部分處于聚焦透鏡21和散焦透鏡22之間的激光束的光路上。在最佳構造中，遮光盤27位于聚焦透鏡21的焦點附近以便在該處建立和阻斷激光束的光路。
在噴管24上有一個輔助氣體進口35，通過該進口引進輔助氣體。輔助氣體進入噴管24，經由孔25向軋輥外周上被激光束照射的部分釋放。因此，輔助氣體基本上是沿著行將照射到軋輥處周上的激光束的軸線方向釋放的。
在操作過程中，由激光束發(fā)生器13產生的激光束經由光束通路15傳送并被聚焦透鏡21接收。聚焦透鏡21將激光束射向散焦透鏡22。通過聚焦透鏡21的激光束聚焦在聚焦透鏡的焦點處。因為遮光盤27在聚透鏡21和散焦透鏡22之間轉動，如上文所述，當縫28中的一個位于激光束光路上時，激光束射到散焦透鏡22上。
散焦透鏡22接收聚焦后的激光束并將聚焦激光束轉換成平行光束。該平行光束被噴管24中的聚焦透鏡23接收。聚焦透鏡23將激光束聚焦后打向材料軋輥11的外周的一點上。由于遮光盤27在聚焦透鏡21和散焦透鏡22之間建立和阻斷激光束通路，因此，激光束是間歇地照射在軋輥的外周上的。
在進行這種操作時，輔助氣體(如O)向激光束所照射的點上釋放。該輔助氣體幫助激光束照射的金屬處熔化，并將蒸發(fā)的金屬蒸氣附著在被蒸發(fā)部分的周邊上。
圖3和圖4展示了用上述激光束機械加工裝置打毛而形成的軋輥表面。
上述設備可設計得使所形成的工件軋輥的外周周表面上的多個不平整部分相互以一定的間隔關系隔開，每個不平整部分由一凹陷和圍繞該凹陷的環(huán)狀凸緣構成，不平整部分安排得使其相鄰不平整部分的中心距與不平整部分的外部尺寸之比在0.85至1.7范圍內，中心距與外部尺寸之差小于280μm。
如上所述的經由激光頭14聚焦的激光束依次照射在旋轉著的材料工作軋輥表面上，以便有規(guī)則地熔化工件受到激光能量照射的表面部分。這樣，就可在工作軋輥的表面43上形成有規(guī)則的呈幾何圖案的火山形不平整毛糙部分41。如圖3和圖4所示，每個不平整的毛糙部分具有一個凹坑41a，工作軋輥的熔化的金屬從工作軋輥的表面位置46處向上隆起，形如一個圓環(huán)，圍繞著相應的凹坑。下文中，隆起部分將被稱為“環(huán)形峰”或“峰狀環(huán)”，在整個文本中，環(huán)狀峰用參考號碼42來表示。另一方面，在用激光束進行照射以形成相應的火山形不平整毛糙部分41的過程中，金屬被激光束能量熔化，沿著凹坑41a的內周形成一個由熱產生的層45。
如圖3和圖4所示的實施例中，相應的不平整毛糙部分41的中心C在縱向和圓周方向上排齊并與相鄰的不平整毛糙部分43有一Sm的相對距離。不平整部分由凹陷41a及環(huán)狀峰42形成，其中火山狀的不平整部分41在縱向和圓周方向上與相鄰不平整部分排齊，不平整部分41與相鄰不平整部分之間有一預定且規(guī)則的中(心)到中(心)的間距Sm。凹陷41a和環(huán)狀峰42的直徑及其凹陷的深度由照射在工作軋輥43表面上的激光束的強度和密度決定。在所示的實施例中，環(huán)狀峰42的外徑D(即不平整毛糙部分的外部極限)，根據(jù)上述中心間距Sm選定，使在相鄰不平整毛糙部分41之間留有一與表面相平的平整部分46a。上述規(guī)則的不平整毛糙部分41可通過轉動或沿軸向移動工件軋輥，有規(guī)則地照射激光束而形成，其中，軋輥表面通過這樣形成的不平整毛糙部分而形成粗糙狀態(tài)。軋輥上的粗糙表面如圖3和4所示。不平整毛糙部分41之間的間距可以通過控制與工作軋輥的轉速有關的在工作軋輥轉動方向上的激光照射的頻率以及控制激光束照射點的軸向移動節(jié)距而得到調節(jié)。
如上所述，不平整毛糙部分的深度和直徑(該直徑由環(huán)狀峰42的外徑確定)由入射激光束的強度和照射時間決定。
受激光束照射的軋輥的金屬由于照射激光束的高能量密度而迅速變成金屬蒸氣。在本例中，熔化的金屬被所產生的蒸氣壓力吹離軋輥表面從而形成凹陷41a。另一方面，蒸發(fā)起來的金屬重又附著在凹陷的周邊上從而圍繞凹陷而形成環(huán)狀峰42。通過將諸如氧氣或類似的輔助氣體吹到產生反應的點上，這一系列過程將變得更為有效。
圖5所示的激光頭是構成根據(jù)本發(fā)明的激光束機械加工裝置的第二個實施例的主要部份。
在圖5所示的這一實施例中，彎曲的激光束光路由激光頭殼體51形成。即，激光頭殼體51具有一個與激光束光路對齊的第一部分52，一個經過拐角54與第一部分相連接的第二部分53，后者(53)具有一個基本上與第一部分的軸垂直延伸的軸，一個經過拐角56與第二部分相連接的第三部分55，55具有基本上與第二部分相垂直延伸的軸，一個經過拐角58與第三部分相連接的第四部分57，57具有一個基本上沿與第三部分相垂直的方向延伸的軸，一個經由拐角60與第四部分相連接的噴管部分59。
聚光鏡61設置在第一拐角54處，將沿第一部分52入射的激光束聚束并偏轉至第二部分53的方向。由聚光鏡61發(fā)出的聚束的激光束照射在設置在第二拐角56上的散光鏡62上。散光鏡62形成沿第三部分55出射的平行光束。該平行光束被設置在第三拐角58上的平面鏡63偏轉并照射在設置在第四拐角處的聚光鏡64上。該聚光鏡64使平行光束的激光能量聚集起來，經由噴管部分59的末端上的通孔65照射在材料軋輥11的外周表面上。
與上述第一個實施例相類似，輔助氣體入口66形成在噴管59內，用以引進輔助氣體并通過孔65釋放。
具有遮光盤68的遮光機構大體上與第一個實施例中所公開的結構相同。遮光盤68的安排使得盤的周邊部分69置于聚光鏡61和散光鏡62之間的激光束光路上，并大約位于聚鏡的焦點上。與上述實施例相似，位于激光束光路中的遮光盤部分上有很多縫70。
在第二個實施例中，可以實現(xiàn)與第一個實施中相同的激光束機械加工操作。
根據(jù)本發(fā)明，由于遮光裝置置于輔助氣體氣流通路之外，遮光盤轉動所產生的氣流將不會影響輔助氣體的流動。這使輔助氣體免受干擾，不然的話，將影響形成所需結構的凹坑和凸峰的精確度。
在以最佳實施例的形式對本發(fā)明進行描述使本發(fā)明易于理解以后，應該指出，在本發(fā)明的原理指導之下，本發(fā)明可有多種實現(xiàn)方式。因此，本發(fā)明應被理解成在不悖離在權利要求
中所提出的構思的情況下，應該包含所有可能的實施例以及對所示實施例的各種變形。
權利要求
1.一種激光束機械加工裝置，包括產生激光束的激光束源；用于確定激光束光路的裝置；設置在激光束中，用于將照射到工件上的預定點上的激光束聚束的初級光學聚光器；用于向工件的所述預定點上釋放輔助氣體的輔助氣體釋放裝置；具有可旋轉的遮光盤，設置在所述激光束光路上并位于所述光學聚光器的上游，用于間歇地建立和阻斷所述激光束光路從而使激光束得以間歇地照射在所述工件的預定點上的機械遮光器。
2.如權利要求
1所述的激光束機械加工裝置，進一步包括一個設置在激光束光路中所述遮光器的上游的輔助聚光器，該輔助聚光器的焦距大致與所述遮光盤的距離相對應。
3.如權利要求
2所述的激光束機械加工裝置，進一步包括設置在激光束光路中所述遮光器的下游的光擴展器，該光擴展器將平行光束射向所述初級聚光器。
4.如權利要求
1所述的激光束機械加工裝置，其中，所述輔助氣體釋放裝置沿著照射到工件的所述預定點上的激光束的軸向釋放所述輔助氣體。
5.如權利要求
4所述的激光束機械加工裝置，進一步包括一端與工件的所述預定點相對的噴管，所述噴管具有用于通過由所述聚光器聚束的激光束和所述輔助氣體的通孔。
6.如權利要求
3所述的激光束機械加工裝置，其中，所述初級聚光器包括一個聚焦透鏡。
7.如權利要求
3所述的激光束機械加工裝置，其中，所述輔助聚光器包括一個聚透鏡。
8.如權利要求
3所述的激光束機械加工裝置，其中，所述光擴展器包括一個散焦透鏡。
9.如權利要求
3所述的激光束機械加工裝置，其中，所述初級聚光器包括一個聚焦透鏡，所述輔助聚光器包括一個聚焦透鏡，所述光擴散器包括一個散焦透鏡。
10.如權利要求
3所述的激光束機械加工裝置，其中，所述初級聚光器包括一個聚光鏡。
11.如權利要求
3所述的激光束機械加工裝置，其中，所述輔助聚光器包括一個聚光鏡。
12.如權利要求
3所述的激光束機械加工裝置，其中，所述光擴展器包括一個散光鏡。
13.如權利要求
3所述的激光束機械加工裝置，其中，所述初級聚光器包括一個聚光鏡，所述輔助聚光器包括一個聚光鏡，所述光擴展器包括一個散光鏡。
14.用于生產具有書預定粗糙度的有規(guī)則的幾何圖案表面的、用于平整金屬薄板的工作軋輥的設備，包括轉動地支持材料軋輥的支承裝置;以一給定速度旋轉地驅動所述材料軋輥并與所述支承裝置相關聯(lián)的驅動裝置;用于將激光束照射在所述材料軋輥的預定位置上以便形成由凹陷和圍繞所述凹陷的環(huán)狀凸緣所構成的不平整部分以便對所述工作軋輥的表面進行打毛的激光機械加工裝置，所述激光機械加工裝置包括一產生激光束的激光源;用于確定激光束光路的裝置;設置在激光束光路中用于將激光束聚束后照射在工件的預定點上的初級光學聚光器;用于向工件的所述預定點上釋放輔助氣體的輔助氣體釋放裝置;以及具有設置在所述激光束光路上并位于所述光學聚光器的上游的放置遮光盤的機械遮光器，用于間歇地建立和阻斷所述激光束流通路以便使激光束能間歇地照射在所述工件的預定點上。
15.如權利要求
14所述的設備，其中，所述激光機械加工裝置進一步包括一個設置在激光束光路中所述遮光器上游的輔助聚光器，該輔助聚光器的焦距近似地相應于該遮光器圓盤的距離。
16.如權利要求
15所述的設備，其中，所述激光束機械加工裝置進一步包括一個設置在所述激光束流通路上及所述遮光器的下游的光擴展器，該光擴展器將平行光束通向所述初級聚光器。
17.如權利要求
14所述的設備，其中，所述輔助氣體釋放裝置基本上沿照射在工件的所述預定點上的激光束軸向釋放所述輔助氣體。
18.如權利要求
17所述的設備，其中，所述激光束機械加工裝置進一步包括一個噴管，噴管的一端與工件上所述預定點相對，所述噴管上有一用于通過經所述初級聚光器聚束的所述激光束和所述輔助氣體的通孔。
19.如權利要求
16所述的設備，其中，所述初級聚光器包括一個聚焦透鏡，所述輔助聚光器包括一個聚焦透鏡，所述光擴展器包括一個散焦透鏡。
20.如權利要求
16所述的設備，其中，所述初級聚光器包括一個聚光鏡，所述輔助聚光器包括一個聚光鏡，所述光擴展器包括一個散光鏡。
21.如權利要求
14所述的設備，其中，所述激光束機械加工裝置能產生能量密度在5×104至9×106W/cm2范圍內的所述激光束。
22.如權利要求
14所述的設備，進一步包括一個用于使所述材料軋輥與所述激光系統(tǒng)在軸向以一預定節(jié)距產生相對位移的第二驅動裝置。
23.如權利要求
14所述的設備，它設計成使其所形成的工作軋輥的外周表面具有多個相互有一定間隔關系的不平整部分，每個不平整部分由一凹陷和圍繞該凹陷的環(huán)形凸緣構成，所述不平整部分安排得使相鄰不平整部分的中心距與不平整部分外部尺寸之比在0.85至1.7的范圍之內，中心距與外部尺寸之差小于280μm。
專利摘要
激光束機械加工裝置，包括一產生激光束的激光器，使激光束間歇地照射在工件表面上的遮光裝置，用于將輔助氣體注入到激光束照射到的點上的輔助氣體釋放裝置。將遮光器置于初級聚光鏡的上游并使其置于輔助氣體流之外，向工件的被激光束照射到的預定點上釋放的輔助氣體就不會受到干擾，不然的話，所受干擾將降低激光束機械加工操作的精度。此外，輔助氣體釋放裝置的安排使其將輔助氣體的方向大致沿著照射到工件表面的激光束軸向。
文檔編號B23K26/08GK87105626SQ87105626
公開日1988年4月27日 申請日期1987年8月15日
發(fā)明者河合義人, 岸田郎, 橫山四郎, 橫山一九, 橫山剛大 申請人:川崎制鐵株式會社, 株式會社三山導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan