光線加工裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光線加工裝置，包括用于產(chǎn)生光線的光學(xué)系統(tǒng)，光線用于加工工件；用于容納工件的密封腔體，密封腔體包括由透明材料制成的透光部，以使光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的光線由透光部射入密封腔體的內(nèi)部并作用于工件。本發(fā)明的光線加工裝置使用非接觸式加工方式，減少有毒材料對(duì)加工人員的危害。加工過(guò)程完全在密封腔體內(nèi)部進(jìn)行，能夠很好地保護(hù)密封腔體外部的操作人員，最終達(dá)到降低成本和提升安全性的目的。本發(fā)明的光線加工裝置可以對(duì)密封腔體內(nèi)部的工件進(jìn)行加工處理，避免氧化，氮化反應(yīng)發(fā)生，控制有害物相生成，并提高整個(gè)工作過(guò)程中的安全性。
【專利說(shuō)明】
光線加工裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬加工領(lǐng)域，特別涉及一種光線加工裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著激光快速制造技術(shù)及加工技術(shù)的發(fā)展，加工不同材料所需求的加工環(huán)境的限制也越來(lái)越嚴(yán)格。
[0003]在空氣環(huán)境中進(jìn)行相關(guān)激光加工會(huì)導(dǎo)致氧化、氮化現(xiàn)象的發(fā)生，從而生成雜質(zhì)物相，嚴(yán)重影響材料或器件性能。鑒于此，目前加工鈦合金材料(如TC4成型)一般在Ar艙中進(jìn)行。但Ar艙成本較高，主要應(yīng)用于科研方向，不適用于商業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全高效、加工成本低的光線加工裝置。
[0005]本發(fā)明的光線加工裝置，包括:
[0006]用于產(chǎn)生光線的光學(xué)系統(tǒng)，所述光線用于加工工件；
[0007]用于容納工件的密封腔體，所述密封腔體包括由透明材料制成的透光部，以使所述光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的光線由所述透光部射入所述密封腔體的內(nèi)部并作用于所述工件。
[0008]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，還包括設(shè)置于所述密封腔體的內(nèi)部的用于會(huì)聚光線的聚光部，所述光線在所述密封腔體的內(nèi)部被所述聚光部會(huì)聚后作用于所述工件。
[0009]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，所述聚光部為凸透鏡。
[0010]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，所述透光部為所述密封腔體的頂壁，所述凸透鏡連接于所述頂壁的內(nèi)表面上。
[0011]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，所述凸透鏡的入光側(cè)為平面，所述凸透鏡的出光側(cè)為凸面，所述凸透鏡的入光側(cè)連接于所述頂壁的內(nèi)表面上。
[0012]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括用于發(fā)射所述光線的光源以及用于對(duì)所述光線進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)束鏡，所述擴(kuò)束鏡設(shè)置于所述光源與所述密封腔體之間。
[0013]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，所述光源與所述擴(kuò)束鏡之間設(shè)置有反射鏡，所述反射鏡將所述光源發(fā)出的所述光線反射至所述擴(kuò)束鏡。
[0014]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，所述光源為激光發(fā)射裝置，所述光線為激光。
[0015]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，所述擴(kuò)束鏡與所述密封腔體之間設(shè)置有準(zhǔn)直鏡，經(jīng)所述準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后，所述光線透過(guò)所述準(zhǔn)直鏡射入所述密封腔體。
[0016]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，所述密封腔體的內(nèi)部設(shè)置有用于夾持所述工件的夾持機(jī)構(gòu)，所述夾持機(jī)構(gòu)為軸聯(lián)機(jī)床或機(jī)器人手臂。
[0017]本發(fā)明的光線加工裝置可減少光反射過(guò)程中帶來(lái)的危險(xiǎn)，加工過(guò)程完全在密封腔體內(nèi)部進(jìn)行，能夠很好地保護(hù)密封腔體外部的操作人員，最終達(dá)到降低成本和提升安全性的目的。
[0018]本發(fā)明的光線加工裝置可以對(duì)密封腔體內(nèi)部的工件進(jìn)行加工處理，避免氧化，氮化反應(yīng)發(fā)生，控制有害物相生成，并提高整個(gè)工作過(guò)程中的安全性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的光線加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明的光線加工裝置，包括:
[0022]用于產(chǎn)生光線的光學(xué)系統(tǒng)10，上述光線用于加工工件I ;
[0023]用于容納工件I的密封腔體20，密封腔體20包括由透明材料制成的透光部21，以使光學(xué)系統(tǒng)10發(fā)出的光線由透光部21射入密封腔體20的內(nèi)部并作用于工件I。
[0024]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，還包括設(shè)置于密封腔體20的內(nèi)部的用于會(huì)聚光線的聚光部22，光線在密封腔體20的內(nèi)部被聚光部22會(huì)聚后作用于工件I。
[0025]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，聚光部22為凸透鏡。
[0026]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，透光部21為密封腔體20的頂壁，上述凸透鏡連接于上述頂壁的內(nèi)表面上。
[0027]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，上述凸透鏡的入光側(cè)2為平面，上述凸透鏡的出光側(cè)3為凸面，上述凸透鏡的入光側(cè)2連接于上述頂壁的內(nèi)表面上。
[0028]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，光學(xué)系統(tǒng)10包括用于發(fā)射光線的光源11以及用于對(duì)光線進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)束鏡12，擴(kuò)束鏡12設(shè)置于光源11與密封腔體20之間。
[0029]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，光源11與擴(kuò)束鏡12之間設(shè)置有反射鏡13，反射鏡13用于將光源11發(fā)出的光線反射至擴(kuò)束鏡12。
[0030]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，光源11為激光發(fā)射裝置，上述光線為激光。
[0031]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，擴(kuò)束鏡12與密封腔體20之間設(shè)置有準(zhǔn)直鏡14，經(jīng)準(zhǔn)直鏡14準(zhǔn)直后，光線透過(guò)準(zhǔn)直鏡14射入密封腔體20。
[0032]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，密封腔體20的內(nèi)部設(shè)置有用于夾持工件I的夾持機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)為軸聯(lián)機(jī)床或機(jī)器人手臂，夾持機(jī)構(gòu)可以?shī)A持工件I上下、左右自由移動(dòng)。
[0033]本發(fā)明的光線加工裝置對(duì)激光傳輸過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，配合高光透過(guò)率的密封腔體20的光學(xué)特性，在密封腔體20外部直接對(duì)密封腔體20內(nèi)處于真空或Ar氣狀態(tài)下的材料或儀器進(jìn)行加工，達(dá)到替代Ar倉(cāng)，降低加工成本的目的。
[0034]本發(fā)明的光線加工裝置可減少光反射過(guò)程中帶來(lái)的危險(xiǎn)，加工過(guò)程完全在密封腔體20的內(nèi)部進(jìn)行，能夠很好地保護(hù)外部操作人員，最終達(dá)到降低成本和提升安全性的目的。
[0035]本發(fā)明的光線加工裝置可在在密封腔體20的內(nèi)部配合使用軸聯(lián)機(jī)床或機(jī)器人手臂以支承或夾持工件，以保證在整個(gè)加工過(guò)程中激光加工的穩(wěn)定性。在加工過(guò)程中，保證激光由出射端到工件表面的總光程不變，這樣能很好地保證光的均勻性，由于密封腔體20的頂部設(shè)計(jì)為凸透鏡，使得擴(kuò)束后的激光可以透過(guò)并于密封腔體20的內(nèi)部聚焦，調(diào)節(jié)密封腔體20內(nèi)部的裝卡工具的上下位置可以確定光斑大小，進(jìn)而對(duì)材料及器件(工件)進(jìn)行加工，凸透鏡的縱向中心線位置處為加工最佳區(qū)域，可以通過(guò)調(diào)節(jié)軸聯(lián)機(jī)床或機(jī)器人手臂保證工件始終在最佳工作區(qū)域內(nèi)，然后進(jìn)行密封狀態(tài)下的非接觸式激光加工。
[0036]密封腔體20的頂壁的材料使用高光透過(guò)率玻璃制成，頂壁下部為特定曲率形式凸透鏡，當(dāng)激光通過(guò)擴(kuò)束入射到密封腔體20的頂壁時(shí)，頂壁對(duì)擴(kuò)束后激光進(jìn)行聚焦處理，通過(guò)調(diào)節(jié)整體激光傳輸光路，可以控制激光焦點(diǎn)位置處光斑的大小，并對(duì)處于密封腔體20內(nèi)部的工件進(jìn)行加工處理，避免氧化，氮化反應(yīng)發(fā)生，控制有害物相生成，并提高整個(gè)工作過(guò)程中的安全性。
[0037]密封腔體20的材料可以選擇為玻璃，便于外部操作人員觀察、控制密封腔體內(nèi)加工的進(jìn)行。
[0038]設(shè)定密封腔體20的頂壁的凸透鏡的曲率半徑為37_，并使用軟件對(duì)光束傳輸過(guò)程進(jìn)行仿真，光路最后的聚焦鏡等效為密封箱頂部的凸透鏡，結(jié)果顯示光斑質(zhì)量良好。
[0039]本發(fā)明的光線加工裝置，其中，光學(xué)系統(tǒng)10相應(yīng)光路圖如圖1中空心箭頭所示，激光通過(guò)反射、擴(kuò)束、準(zhǔn)直、最后通過(guò)密封腔體20的頂壁的凸透鏡進(jìn)入密封腔體20的內(nèi)部。通過(guò)對(duì)光斑大小調(diào)節(jié)、控制激光功率密度，完成加工過(guò)程。
[0040]本發(fā)明的光線加工裝置，通過(guò)傳輸、放大、準(zhǔn)直、聚焦來(lái)優(yōu)化激光在整個(gè)加工系統(tǒng)中的傳輸過(guò)程，在加工過(guò)程中通過(guò)配套軸聯(lián)機(jī)床控制激光出射位置，確保高質(zhì)量的完成加工過(guò)程。
[0041]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光線加工裝置，其特征在于，包括: 用于產(chǎn)生光線的光學(xué)系統(tǒng)，所述光線用于加工工件； 用于容納工件的密封腔體，所述密封腔體包括由透明材料制成的透光部，以使所述光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的光線由所述透光部射入所述密封腔體的內(nèi)部并作用于所述工件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光線加工裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于所述密封腔體的內(nèi)部的用于會(huì)聚光線的聚光部，所述光線在所述密封腔體的內(nèi)部被所述聚光部會(huì)聚后作用于所述工件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光線加工裝置，其特征在于，所述聚光部為凸透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光線加工裝置，其特征在于，所述透光部為所述密封腔體的頂壁，所述凸透鏡連接于所述頂壁的內(nèi)表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光線加工裝置，其特征在于，所述凸透鏡的入光側(cè)為平面，所述凸透鏡的出光側(cè)為凸面，所述凸透鏡的入光側(cè)連接于所述頂壁的內(nèi)表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光線加工裝置，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括用于發(fā)射所述光線的光源以及用于對(duì)所述光線進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)束鏡，所述擴(kuò)束鏡設(shè)置于所述光源與所述密封腔體之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光線加工裝置，其特征在于，所述光源與所述擴(kuò)束鏡之間設(shè)置有反射鏡，所述反射鏡將所述光源發(fā)出的所述光線反射至所述擴(kuò)束鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光線加工裝置，其特征在于，所述光源為激光發(fā)射裝置，所述光線為激光。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光線加工裝置，其特征在于，所述擴(kuò)束鏡與所述密封腔體之間設(shè)置有準(zhǔn)直鏡，經(jīng)所述準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后，所述光線透過(guò)所述準(zhǔn)直鏡射入所述密封腔體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光線加工裝置，其特征在于，所述密封腔體的內(nèi)部設(shè)置有用于夾持所述工件的夾持機(jī)構(gòu)，所述夾持機(jī)構(gòu)為軸聯(lián)機(jī)床或機(jī)器人手臂。
【文檔編號(hào)】B23K26/12GK104191086SQ201410406662
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】王志成, 李光輝 申請(qǐng)人:北京京東方專用顯示科技有限公司, 京東方科技集團(tuán)股份有限公司