專利名稱：聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于輥類表面激光毛化處理領(lǐng)域，特別涉及一種聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn) 的激光輥類表面毛化加工裝置。
背景技術(shù)：
具有特殊表面形貌的毛化冷軋薄鋼板在制造業(yè)中，特別是在汽車與家電產(chǎn)業(yè)中有 著廣泛的應(yīng)用。毛化冷軋薄鋼板是由表面經(jīng)毛化處理后的軋輥軋制而成的，因此毛化軋輥 的表面形貌特征對(duì)冷軋薄鋼板的深沖、涂裝等工藝性能影響極大。為了確保冷軋鋼板具有優(yōu)良的板型、深沖性、延伸率和涂鍍性能，在冷軋薄鋼板生 產(chǎn)工藝中，要求對(duì)冷軋工作輥的表面進(jìn)行毛化處理，以軋制出滿足用戶特殊工藝要求的毛 化冷軋鋼板。激光軋輥毛化技術(shù)是現(xiàn)在使用的幾種毛化技術(shù)(包括噴丸毛化、電火花毛化以及 電子束毛化)中實(shí)用而又先進(jìn)的一種毛化技術(shù)。激光毛化技術(shù)是將聚焦后的高能量、高重復(fù)頻率的脈沖激光束照射到軋輥表面， 利用激光束的高亮度在軋輥表面形成非常高的能量密度，對(duì)激光聚焦處的軋輥表面實(shí)施加 熱、熔化并部分汽化，以致在軋輥表面形成微小毛化坑。其基本原理是對(duì)經(jīng)過(guò)特殊調(diào)制的 高能量密度(IO4 106W/cm2)、高重復(fù)頻率(IO3 IO4次/秒)的脈沖激光束進(jìn)行聚焦，并 使其作用于作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軋輥表面形成微小熔池；同時(shí)吹以一定方向、壓力和流量的輔助 氣體，對(duì)熔池熔融金屬進(jìn)行擠壓造型；短激光脈沖作用后，微坑熔池金屬在軋輥?zhàn)陨頍醾鲗?dǎo) 作用下迅速冷卻，形成微坑和坑邊環(huán)形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的相變硬化點(diǎn)。與此同時(shí)，聚焦脈沖激光束 沿軋輥長(zhǎng)度方向移動(dòng)，以完成對(duì)整根軋輥表面的毛化加工。目前，激光毛化軋輥技術(shù)主要分為兩大類一類是采用固體Nd:YAG激光器的YAG 激光毛化，另一類則是采用氣體CO2激光器的CO2激光毛化。其共同特點(diǎn)是采用聲光調(diào)Q 的Nd: YAG激光器或經(jīng)特殊調(diào)制的CO2激光器作為脈沖激光加工源，由光源輸出的脈沖激光 經(jīng)激光加工頭聚焦后，作用于以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的軋輥表面；加工過(guò)程中，激光加工頭的橫向 移動(dòng)配合軋輥的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而在軋輥表面形成等螺距的螺旋掃描線點(diǎn)陣毛化坑分布。例 如中國(guó)專利“用于軋輥表面毛化的激光加工設(shè)備”(專利號(hào)ZL94220848. X)與中國(guó)專利 “分光式激光毛化調(diào)制裝置”(專利號(hào)ZL200710041118. 9)。上述激光軋輥毛化工藝的基本特征是毛化坑在軋輥表面沿一條等螺距的螺旋掃 描線分布。由于螺旋掃描線的螺距(一般為0. 1 0. 4mm)相對(duì)于軋輥直徑來(lái)說(shuō)非常小，可 以認(rèn)為螺旋掃描線每一圈上的毛化坑分布在沿軋輥圓周方向的一條螺旋直線上；因此整 個(gè)軋輥面上的毛化坑分布在沿軋輥圓周方向的多條等間距(即螺距)的平行螺旋線上。但 一般情況下，各圈之間的毛化坑的相對(duì)位置分布是不固定的；因而在軋輥長(zhǎng)度方向上，毛化 坑呈非直線形分布，如


圖1所示，基本上可以認(rèn)為是無(wú)規(guī)律的。上述毛化坑分布形式存在兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)1.雖然軋輥表面的激光毛化坑很淺，但對(duì)于大面積的毛化冷軋鋼板，還是可以明方向上(沿軋輥圓周方向軋制)存在均勻分布的直線，而在 冷軋鋼板的橫向方向則沒(méi)有明顯的直線分布。2.在冷軋鋼板的長(zhǎng)度方向容易形成拉傷，形成沿冷軋鋼板長(zhǎng)度方向上很細(xì)的直線 劃痕。仔細(xì)觀察這些劃痕，發(fā)現(xiàn)絕大部分劃痕出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)軋輥表面兩圈毛化坑之間的一條 直線形空白區(qū)域內(nèi)。分析這些直線劃痕形成的原因，是因?yàn)樵趦扇γ又g的直線形空 白區(qū)域內(nèi)，軋輥是平滑的，軋輥與鋼板之間緊密接觸；如果在鋼板軋制過(guò)程中形成鐵屑，則 這個(gè)鐵屑不能夠被軋輥表面的毛化坑吸收，始終存在于鋼板與軋輥之間，連續(xù)劃出可見的 直線痕跡。綜上所述，如果毛化板表面的毛化點(diǎn)隨機(jī)無(wú)序的無(wú)規(guī)則分布，則既可以解決了毛 化板表面毛化點(diǎn)分布的均勻度問(wèn)題而提高毛化板的美觀性，又可以提高毛化板的質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而提供一種聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn) 的激光輥類表面毛化加工裝置，所述裝置可以使聚焦光點(diǎn)在小范圍內(nèi)二維隨機(jī)掃描，從而 在軋輥表面加工出無(wú)規(guī)則的毛化點(diǎn)分布，通過(guò)該裝置處理的軋輥在軋制鋼板時(shí)，不會(huì)在鋼 板的長(zhǎng)度方向上形成劃痕，從而提高鋼板的軋制質(zhì)量。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工 裝置，包括高功率脈沖激光器和數(shù)控機(jī)床，所述數(shù)控機(jī)床的床身上裝有通過(guò)平移導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng) 的工作平臺(tái)及用于安裝軋輥并與平移導(dǎo)軌平行的軋輥轉(zhuǎn)軸和頂尖，所述工作平臺(tái)上裝有偽 隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和聚焦機(jī)構(gòu)，所述偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由順序電連接的聲光偏轉(zhuǎn)器、聲 光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器、偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器及計(jì)算機(jī)控制器構(gòu)成，聲光偏轉(zhuǎn)器的聲光頻率及幅值變 化由聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器輸出的電信號(hào)所控制，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制器與偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器聯(lián)合控 制聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器輸出的偽隨機(jī)電信號(hào)的信號(hào)頻率和幅值范圍，所述聚焦機(jī)構(gòu)置于聲光偏 轉(zhuǎn)器的前部或者后部。本實(shí)用新型的上述裝置中，所述偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器可以在一定的幅值范圍內(nèi)以一 定的頻率輸出隨機(jī)變化的偽隨機(jī)信號(hào)，輸出的最大幅值和變化頻率由計(jì)算機(jī)控制器設(shè)定。 偽隨機(jī)信號(hào)量的輸出是電信號(hào)發(fā)生中的一種標(biāo)準(zhǔn)輸出方式。本實(shí)用新型的上述裝置中，脈沖激光束經(jīng)過(guò)聲光偏轉(zhuǎn)器作用之后的小角度無(wú)規(guī)則 偏轉(zhuǎn)，一般可以實(shí)現(xiàn)3到IOOmrad范圍的無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)。所述聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的常規(guī)工作頻 率范圍為IHz到IOOKHz。本實(shí)用新型的上述裝置中，所述高功率脈沖激光器是YAG脈沖激光器，所述YAG脈 沖激光器為調(diào)Q式脈沖激光器或者外調(diào)制脈沖激光器。本實(shí)用新型的上述裝置中，所述聚焦機(jī)構(gòu)為透射式聚焦鏡或者反射式聚焦鏡。本實(shí)用新型的上述裝置中，所述高功率脈沖激光器和偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)之間的 激光傳輸光路上還設(shè)置有光學(xué)元件系統(tǒng)。所述光學(xué)元件系統(tǒng)是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)需要而使用 的由一系列光學(xué)元件構(gòu)成的光學(xué)機(jī)構(gòu)，既可以是擴(kuò)束系統(tǒng)，也可以是導(dǎo)光系統(tǒng)，均為常規(guī)技 術(shù)。本實(shí)用新型的上述裝置在具體工作時(shí)，同常規(guī)技術(shù)一樣，待加工的軋輥工件由數(shù) 控機(jī)床上的軋輥轉(zhuǎn)軸和頂尖裝夾，并由軋輥轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速由數(shù)控機(jī)床控制。數(shù)控機(jī)
4床上的工作平臺(tái)可作三維運(yùn)動(dòng)，其平移速度由數(shù)控機(jī)床控制。偽隨機(jī)信號(hào)的幅值范圍與頻 率范圍均由計(jì)算機(jī)控制器設(shè)定。所述數(shù)控機(jī)床采用現(xiàn)有的設(shè)備，例如XL9型數(shù)控車床。采用本實(shí)用新型裝置對(duì)輥類表面進(jìn)行毛化加工的方法及原理如下使高功率脈沖 激光器輸出的脈沖激光束入射于偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的聲光偏轉(zhuǎn)器，通過(guò)由偽隨機(jī)信號(hào) 控制的聲光偏轉(zhuǎn)器作用后產(chǎn)生二維隨機(jī)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的一個(gè)小角度，且在上述過(guò)程中，同時(shí) 使用一置于聲光偏轉(zhuǎn)器前部或者后部的聚焦機(jī)構(gòu)對(duì)進(jìn)入或射出聲光偏轉(zhuǎn)器的脈沖激光束 進(jìn)行聚焦后形成一系列沿轉(zhuǎn)動(dòng)的軋輥表面無(wú)規(guī)則掃描的聚焦光點(diǎn)對(duì)軋輥表面進(jìn)行毛化加 工，并在軋輥表面形成隨機(jī)無(wú)規(guī)則毛化點(diǎn)分布。上述加工方法的具體實(shí)施步驟如下1)由數(shù)控機(jī)床上的軋輥轉(zhuǎn)軸和頂尖裝夾軋輥；2)啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床，使軋輥按設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使搭載偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)及 聚焦機(jī)構(gòu)的工作平臺(tái)沿軋輥的長(zhǎng)度方向平移；3)使高功率脈沖激光器輸出的脈沖激光束入射到偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的聲光 偏轉(zhuǎn)器；4)通過(guò)偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)控制器與偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器聯(lián)合設(shè)定聲 光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的偽隨機(jī)電信號(hào)頻率范圍及幅值范圍，使脈沖激光束經(jīng)過(guò)聲光偏轉(zhuǎn)器作用后 在一個(gè)二維小角度范圍內(nèi)作無(wú)規(guī)則掃描；5)通過(guò)置于聲光偏轉(zhuǎn)器前部或者后部的聚焦機(jī)構(gòu)對(duì)進(jìn)入或射出聲光偏轉(zhuǎn)器的脈 沖激光束進(jìn)行聚焦；6)在數(shù)控機(jī)床對(duì)軋輥轉(zhuǎn)速、工作平臺(tái)平移速度的控制及由計(jì)算機(jī)控制器與偽隨機(jī) 信號(hào)發(fā)生器對(duì)聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器輸出的偽隨機(jī)電信號(hào)頻率范圍、幅值范圍的控制下，使所述 以螺旋線上的點(diǎn)為中心的小范圍二維無(wú)規(guī)則隨機(jī)掃描的聚焦光點(diǎn)對(duì)軋輥進(jìn)行毛化加工，在 軋輥表面上打出無(wú)規(guī)則的毛化點(diǎn)分布。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.本實(shí)用新型由于采用偽隨機(jī)信號(hào)控制的聲光偏轉(zhuǎn)器，實(shí)現(xiàn)了聚焦光點(diǎn)隨機(jī)無(wú)規(guī) 則偏轉(zhuǎn)的毛化加工，在軋輥表面形成無(wú)規(guī)則排布的毛化坑分布，使得軋輥表面圓周上相鄰 兩排毛化坑之間不再有平滑的螺旋線。故采用本實(shí)用新型裝置生產(chǎn)出來(lái)的軋輥在軋制鋼 板時(shí)，能夠確保軋制過(guò)程中可能形成的鐵屑顆粒被軋輥圓周方向上交錯(cuò)排列的毛化坑所吸 收，而避免在鋼板的長(zhǎng)度方向上造成劃痕，從而大大提高了鋼板軋制質(zhì)量。2.同時(shí)本實(shí)用新型還具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)采用偽隨機(jī)信號(hào)控制聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了聲光偏轉(zhuǎn)器對(duì)聚焦光點(diǎn)在軋輥 表面上在一個(gè)小范圍二維空間內(nèi)無(wú)規(guī)則掃描。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，而且維修方便。(2)采用聲光偏轉(zhuǎn)器實(shí)現(xiàn)激光束的二維隨機(jī)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)，可方便地使軋輥表面聚 焦光點(diǎn)在二維小范圍內(nèi)隨機(jī)無(wú)規(guī)則快速擺動(dòng)。因?yàn)槁暪怛?qū)動(dòng)器的工作頻率在IHz到IOOKHz 范圍內(nèi)變化，所以聚焦光點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)非常高速度進(jìn)行隨機(jī)無(wú)規(guī)則擺動(dòng)，從而大大提高了激 光毛化的加工效率。(3)采用計(jì)算機(jī)控制器、偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器聯(lián)合控制聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)的 頻率范圍及幅值范圍，可以非常方便地根據(jù)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度和工作臺(tái)平移速度的需要而實(shí)時(shí) 控制軋輥表面隨機(jī)無(wú)規(guī)則擺動(dòng)的頻率范圍及空間范圍。因此，本實(shí)用新型的偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，而且可以靈活地根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。(4)由于數(shù)控機(jī)床采用的是三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)與激光輸出功率和脈沖頻率的計(jì) 算機(jī)控制相結(jié)合，非常方便于在線調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)毛化輥面粗糙度和毛化坑分布密度可變，并可 實(shí)現(xiàn)輥面毛化坑的多種分布，產(chǎn)品質(zhì)量好?？傊?，本實(shí)用新型所述的聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置整體 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)，并且工作穩(wěn)定，加工效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
圖1為常規(guī)激光毛化工藝在軋輥上形成的毛化坑分布示意圖(毛化坑沿軋輥圓周 方向是直線形分布，但在軋輥長(zhǎng)度方向上是非直線形分布)；圖2為本實(shí)用新型一種具體實(shí)施例的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為聚焦機(jī)構(gòu)放置于聲光偏轉(zhuǎn)器后部狀態(tài)的聚焦光點(diǎn)小范圍二維隨機(jī)掃描系 統(tǒng)圖；圖4為聚焦機(jī)構(gòu)放置于聲光偏轉(zhuǎn)器前部狀態(tài)的聚焦光點(diǎn)小范圍二維隨機(jī)掃描系 統(tǒng)圖；圖5為偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作原理圖；圖6為本實(shí)用新型提供的聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置在 軋輥表面形成的毛化坑分布。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖2、圖3和圖5所示為本實(shí)用新型提供的聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光 輥類表面毛化加工裝置的一種具體實(shí)施方式
，包括高功率脈沖激光器1和數(shù)控機(jī)床3，所述 數(shù)控機(jī)床3的床身上裝有通過(guò)平移導(dǎo)軌303驅(qū)動(dòng)的工作平臺(tái)12及用于安裝軋輥13并與平 移導(dǎo)軌303平行的軋輥轉(zhuǎn)軸301和頂尖302，所述工作平臺(tái)12上裝有偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng) 4和聚焦機(jī)構(gòu)6，所述偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)4由順序電連接的聲光偏轉(zhuǎn)器401、聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 器402、偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器403及計(jì)算機(jī)控制器404構(gòu)成，聲光偏轉(zhuǎn)器401的聲光頻率及幅 值變化由聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器402輸出的電信號(hào)所控制，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制器404與偽隨機(jī)信號(hào) 發(fā)生器403聯(lián)合控制聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器402輸出的偽隨機(jī)電信號(hào)的信號(hào)頻率和幅值范圍，所 述聚焦機(jī)構(gòu)6置于聲光偏轉(zhuǎn)器401的后部，同時(shí)具體如圖5所示，本實(shí)施例中在高功率脈沖 激光器1和偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)4之間的激光傳輸光路上還設(shè)置有光學(xué)元件系統(tǒng)5，所述光 學(xué)元件系統(tǒng)5在圖2中并未示出。本實(shí)施例中的所述高功率脈沖激光器1采用YAG激光器，其輸出功率從100 2000瓦連續(xù)可調(diào)，激光輸出波長(zhǎng)為1.06 μ m。本實(shí)施例中所述光學(xué)元件系統(tǒng)5是擴(kuò)束鏡。所 述聚焦機(jī)構(gòu)6為透射式聚焦鏡。具體結(jié)合圖5所示，所述偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)4由聲光偏 轉(zhuǎn)器401、聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器402、偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器403及計(jì)算機(jī)控制器404構(gòu)成；其中，聲 光偏轉(zhuǎn)器401的聲光頻率及幅值變化由聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器輸出的電信號(hào)所控制，同時(shí)計(jì)算機(jī) 控制器404與偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器403聯(lián)合控制聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器輸出電信號(hào)的頻率范圍和幅 值范圍。因此，由高功率脈沖激光器1輸出的脈沖激光束2經(jīng)過(guò)由偽隨機(jī)信號(hào)控制的聲光偏轉(zhuǎn)器401作用后，產(chǎn)生一個(gè)與偽隨機(jī)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)二維小角度θ ；其中，所述 聲光偏轉(zhuǎn)器401的偏轉(zhuǎn)角度高達(dá)3到lOOmrad，所述聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器402的常規(guī)工作頻率范 圍為 IHz 到 IOOKHz。結(jié)合圖2、圖3、圖5所示，對(duì)采用上述實(shí)施例裝置對(duì)軋輥進(jìn)行毛化加工的方法及原 理進(jìn)行說(shuō)明，所述方法具體分成下述幾個(gè)步驟1)由數(shù)控機(jī)床3上的軋輥轉(zhuǎn)軸301和頂尖302裝夾軋輥13，具體如圖2所示；2)啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床3，使軋輥13按設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使搭載偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系 統(tǒng)4及聚焦機(jī)構(gòu)6的工作平臺(tái)12沿軋輥13的長(zhǎng)度方向平移；同常規(guī)技術(shù)一樣，所述軋輥13 由軋輥轉(zhuǎn)軸301帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由數(shù)控機(jī)床3控制；而所述工作平臺(tái)12可作三維運(yùn)動(dòng)，其運(yùn) 動(dòng)也由數(shù)控機(jī)床3控制，偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)4和聚焦機(jī)構(gòu)6隨工作平臺(tái)12 —起移動(dòng)；3)使高功率脈沖激光器1輸出的脈沖激光束2經(jīng)光學(xué)元件系統(tǒng)5入射到偽隨機(jī)聲 光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)4中的聲光偏轉(zhuǎn)401，具體如圖3所示；4)通過(guò)偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)4中的計(jì)算機(jī)控制器404與偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器403聯(lián) 合設(shè)定聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器402的偽隨機(jī)電信號(hào)頻率范圍及幅值范圍，使脈沖激光束2經(jīng)過(guò)聲 光偏轉(zhuǎn)器401作用后在一個(gè)二維小角度范圍內(nèi)作無(wú)規(guī)則掃描，具體如圖5所示；5)通過(guò)置于聲光偏轉(zhuǎn)器401后部的聚焦機(jī)構(gòu)6對(duì)進(jìn)入或射出聲光偏轉(zhuǎn)器401的脈 沖激光束2進(jìn)行聚焦；6)在數(shù)控機(jī)床3對(duì)軋輥13轉(zhuǎn)速、工作平臺(tái)12平移速度的控制及由計(jì)算機(jī)控制器 404與偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器403對(duì)聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器402輸出的偽隨機(jī)電信號(hào)頻率范圍、幅值范 圍的控制下，使所述以螺旋線上的點(diǎn)為中心的小范圍二維無(wú)規(guī)則隨機(jī)掃描的聚焦光點(diǎn)對(duì)軋 輥13進(jìn)行毛化加工，在軋輥13表面上打出無(wú)規(guī)則的毛化點(diǎn)分布。具體如圖6所示，由于軋輥13表面圓周上相鄰兩排毛化坑之間不再有平滑的直 線，故采用上述裝置生產(chǎn)出來(lái)的軋輥在軋制鋼板的時(shí)候，能夠確保軋制過(guò)程中可能形成的 鐵屑顆粒被軋輥圓周方向上交錯(cuò)排列的毛化坑所吸收，而避免在鋼板的長(zhǎng)度方向上造成劃 痕，從而大大提高了鋼板軋制質(zhì)量。實(shí)施例2 具體結(jié)合圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中將聚 焦機(jī)構(gòu)6放置于聲光偏轉(zhuǎn)器401前部，聚焦機(jī)構(gòu)6依然采用透射式聚焦鏡，而本實(shí)施例其余 同實(shí)施例1。這樣高功率脈沖激光器1發(fā)射出的脈沖激光束2經(jīng)過(guò)光學(xué)元件系統(tǒng)5之后入 射到聚焦機(jī)構(gòu)6聚焦，然后再經(jīng)由偽隨機(jī)信號(hào)控制的聲光偏轉(zhuǎn)器401偏轉(zhuǎn)而在軋輥13的表 面而進(jìn)行毛化加工。聚焦機(jī)構(gòu)6的等效焦距相對(duì)實(shí)施例1更長(zhǎng)，這是由于聲光偏轉(zhuǎn)器401 放置于聚焦機(jī)構(gòu)6與軋輥13表面之間所致。當(dāng)然上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng) 技術(shù)的人能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置，包括高功率脈沖激光器(1)和數(shù)控機(jī)床(3)，所述數(shù)控機(jī)床(3)的床身上裝有通過(guò)平移導(dǎo)軌(303)驅(qū)動(dòng)的工作平臺(tái)(12)及用于安裝軋輥(13)并與平移導(dǎo)軌(303)平行的軋輥轉(zhuǎn)軸(301)和頂尖(302)，其特征在于所述工作平臺(tái)(12)上裝有偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(4)和聚焦機(jī)構(gòu)(6)，所述偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(4)由順序電連接的聲光偏轉(zhuǎn)器(401)、聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(402)、偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器(403)及計(jì)算機(jī)控制器(404)構(gòu)成，聲光偏轉(zhuǎn)器(401)的聲光頻率及幅值變化由聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(402)輸出的電信號(hào)所控制，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制器(404)與偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器(403)聯(lián)合控制聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(402)輸出的偽隨機(jī)電信號(hào)的信號(hào)頻率和幅值范圍，所述聚焦機(jī)構(gòu)(6)置于聲光偏轉(zhuǎn)器(401)的前部或者后部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置，其特征 在于所述高功率脈沖激光器(1)是YAG脈沖激光器，所述YAG脈沖激光器為調(diào)Q式脈沖激 光器或者外調(diào)制脈沖激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置，其特征 在于所述聲光偏轉(zhuǎn)器(401)允許的偏轉(zhuǎn)角度范圍一般為3mrad到lOOmrad，所述聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)(402)的常規(guī)工作頻率范圍為IHz到IOOKHz。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置，其特征 在于所述聚焦機(jī)構(gòu)(6)為透射式聚焦鏡或者反射式聚焦鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置，其特征 在于所述高功率脈沖激光器(1)和偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(4)之間的激光傳輸光路上還設(shè)置 有光學(xué)元件系統(tǒng)(5)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聚焦光點(diǎn)無(wú)規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工裝置，包括高功率脈沖激光器和數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的床身上裝有通過(guò)平移導(dǎo)軌驅(qū)動(dòng)的工作平臺(tái)及用于安裝軋輥并與平移導(dǎo)軌平行的軋輥轉(zhuǎn)軸和頂尖，工作平臺(tái)上裝有偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和聚焦機(jī)構(gòu)，偽隨機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)由順序電連接的聲光偏轉(zhuǎn)器、聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器、偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器及計(jì)算機(jī)控制器構(gòu)成，聲光偏轉(zhuǎn)器的聲光頻率變化由聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器輸出的電信號(hào)所控制，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制器與偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器聯(lián)合控制聲光偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器輸出的偽隨機(jī)電信號(hào)的信號(hào)頻率和幅值范圍，聚焦機(jī)構(gòu)置于聲光偏轉(zhuǎn)器的前部或者后部。本實(shí)用新型可使聚焦光點(diǎn)在小范圍內(nèi)二維隨機(jī)掃描，從而在軋輥表面加工出無(wú)規(guī)則的毛化點(diǎn)分布。
文檔編號(hào)B23K26/36GK201693296SQ20102023078
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者夏靈林, 孫長(zhǎng)東, 梁?jiǎn)檀? 談賢杰, 陳培鋒 申請(qǐng)人:蘇州市博海激光科技有限公司