本發(fā)明涉及板材成形領(lǐng)域，涉及利用激光作為熱源的板材塑形彎曲成形的實(shí)現(xiàn)方法，尤其涉及激光分段掃描板材彎曲成形裝置及激光分段掃描彎曲成形方法。

背景技術(shù)：

激光彎曲成形技術(shù)是一種新興的塑性加工方法，板料塑性成形一般分為冷成形和熱成形兩種，冷成形包括輥壓加工、模壓加工和多壓頭成形等方式；熱成形包括整體加熱成形和局部加熱成形。激光彎曲成形就是屬于熱成形中的局部加熱成形工藝。激光彎曲成形技術(shù)作為激光應(yīng)用的一個方面，相對于傳統(tǒng)的局部加熱成形技術(shù)，具有高效、柔性、潔凈等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的金屬成形工藝相比，激光彎曲成形不需模具、不需要外力，只需要通過優(yōu)化激光加工工藝來精確控制熱作用區(qū)域的溫度分布就可以實(shí)現(xiàn)被加工材料的熱應(yīng)力大小和分布，從而實(shí)現(xiàn)板料的無模成形。

目前板材激光彎曲成形一般采用單束激光作為熱源進(jìn)行彎曲加工，一方面，激光加工設(shè)備的加工范圍限制了能夠加工的板材的尺寸；另一方面，由于板材激光彎曲成形過程中的激光掃描速度較低，在彎曲寬幅面板材的過程中使得彎曲角度較小、加工效率低等缺點(diǎn)。

通過試驗(yàn)或者模擬計(jì)算的方法可以幫助找到激光彎曲成形的最佳參數(shù)組合，但是在單次激光掃描的過程中，目前一般只會采用找到的最優(yōu)的一組參數(shù)，但是在一次掃描過程中，最優(yōu)參數(shù)組合的單一化導(dǎo)致在寬幅面板材的彎曲成形中，沿著掃描線方向彎曲角度不一致，出現(xiàn)“邊界效應(yīng)”，降低了板材成形的質(zhì)量。另外，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知在其他條件相同的情況下，板材激光彎曲的角度隨著激光功率的增大而增加，而較寬金屬板在單組激光參數(shù)掃描下，其邊界區(qū)域相較于中間區(qū)域彎曲角度小，從而導(dǎo)致“邊界效應(yīng)”。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，解決板材激光彎曲成形中的“邊界效應(yīng)”的問題。

本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

一種激光分段掃描板材彎曲成形裝置，包括：第一激光器、第二激光器、第一掃描頭、第二掃描頭以及計(jì)算機(jī)，所述第一掃描頭安裝在所述第一激光器的激光輸出端以控制所述第一激光器在待加工金屬板的激光掃描路徑，所述第二掃描頭安裝在所述第二激光器的激光輸出端以控制所述第二激光器在所述金屬板的激光掃描路徑，且所述第一、第二激光器的掃描路徑在所述金屬板的中間相接，所述計(jì)算機(jī)用于設(shè)置所述第一、第二激光器的掃描路徑和掃描功率，并用于將所述掃描功率從所述待加工金屬板的邊緣向中間設(shè)置為逐漸減小。

采用上述激光分段掃描板材彎曲成形裝置的激光分段掃描彎曲成形方法，包括以下步驟：將待加工的金屬板放置在第一掃描頭和第二掃描頭的下方；通過計(jì)算機(jī)設(shè)置所述第一、第二激光器的掃描路徑和掃描功率，所述第一、第二掃描頭的掃描路徑在所述金屬板的中間相接，所述掃描功率自所述金屬板的邊緣向中間逐漸減??；以及所述第一、第二掃描頭相向而行，沿各自的掃描路徑開始掃描。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的激光分段掃描板材彎曲成形裝置和方法通過設(shè)置兩個激光器，掃描功率從邊緣向中間設(shè)置為逐漸減小，通過分段設(shè)置掃描路徑上各段的激光功率，可以減小金屬板各位置激光彎曲的角度的差異，從而避免出現(xiàn)“邊界效應(yīng)”，提高板材成形質(zhì)量。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的激光分段掃描板材彎曲成形裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的激光分段掃描板材彎曲成形方法的流程示意圖。

圖3是第一激光器的掃描路徑分段功率示意圖。

圖4是第二激光器的掃描路徑分段功率示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

請參閱圖1，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的激光分段掃描板材彎曲成形裝置100包括：計(jì)算機(jī)10、第一激光器21、第二激光器22、第一掃描頭31、第二掃描頭32。所述成形裝置100對金屬板40進(jìn)行加工。

第一掃描頭31安裝在第一激光器21的激光輸出端以控制所述第一激光器21在金屬板40上的激光掃描路徑，第二掃描頭32安裝在第二激光器22的激光輸出端以控制所述第二激光器22在金屬板40上的激光掃描路徑。

第一激光器21和第二激光器22的掃描路徑在金屬板40的中間相接，即不論第一激光器21和第二激光器22的掃描路徑的起點(diǎn)和終點(diǎn)在何處，由于是兩個激光器共同工作，因此兩條掃描路徑會相接，優(yōu)選地，在金屬板的中間相接，共同完成一條完整的掃描路線。此處的“中間”不限定為金屬板的中點(diǎn)，應(yīng)理解為中間附近的位置。在本實(shí)施例中，每個激光器的掃描路徑的終點(diǎn)在金屬板40的中間相接。

計(jì)算機(jī)10用于設(shè)置第一激光器21、第二激光器22的掃描路徑和掃描功率，并用于將掃描功率從金屬板40的邊緣向中間設(shè)置為逐漸減小，可以減小金屬板各位置激光彎曲的角度的差異，從而避免出現(xiàn)“邊界效應(yīng)”，提高板材成形質(zhì)量。

第一激光器21發(fā)出第一激光束210，第二激光器22發(fā)出第二激光束220。第一掃描頭31控制第一激光器21的激光掃描路徑，第二掃描頭32控制第二激光器32的激光掃描路徑。

金屬板40固定在第一激光器21和第二激光器22的下方。在本實(shí)施例中，金屬板40的一個單邊夾在一個上夾板51和一個下夾板52中間，優(yōu)選地，使用一個緊固螺絲60夾緊。

金屬板40的橫向尺寸大于單個掃描頭的掃描范圍，二分之一的橫向尺寸位于單個掃描頭掃描的范圍之內(nèi)。

計(jì)算機(jī)10分別控制兩路激光束210、220的掃描路徑，使得兩路激光束210、220同時從金屬板40的邊緣向中間的方向(如圖中兩個相向的箭頭所示)沿預(yù)設(shè)的加工線(掃描路徑)L進(jìn)行掃描，直到掃描的位置相接。優(yōu)選地，兩路激光束210、220同時掃描到金屬板40的中間位置，完成一次對金屬板40的彎曲加工。第一激光器21和第二激光器22可以同時關(guān)閉。

優(yōu)選地，第一激光器21的掃描路徑自金屬板40的第一邊緣向中間分為連續(xù)的多段，第二激光器22的掃描路徑自金屬板40的第二邊緣向中間分為連續(xù)的多段。其中，第一邊緣(板材右端)和第二邊緣(板材左端)相對，分別是金屬板40的兩條長邊。

每段掃描所用的功率之間根據(jù)需要可以相同，也可以不同。兩個激光器所用的功率可以相同，也可以不同。

綜上，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的激光分段掃描板材彎曲成形裝置通過兩個激光器設(shè)置從邊緣至中間逐漸變小的功率，可以減小金屬板各位置激光彎曲的角度的差異，從而避免出現(xiàn)“邊界效應(yīng)”，提高板材成形質(zhì)量。

請一并參閱圖1和圖2，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的激光分段掃描板材彎曲成形方法包括以下步驟：

步驟S1，將待加工的金屬板放置在第一掃描頭和第二掃描頭的下方。

在本實(shí)施例中，金屬板(板材)40為鋁合金板，幾何尺寸為長280mm、寬280mm、厚2mm。

優(yōu)選地，在步驟S1之前，先用脫脂棉蘸取無水乙醇對所述金屬板40的待掃描區(qū)域進(jìn)行擦拭，將所述待掃描區(qū)域的雜質(zhì)和污漬清理干凈，并晾干。

優(yōu)選地，在步驟S1中，進(jìn)一步包括以下步驟：將所述待掃描區(qū)域涂黑。

優(yōu)選地，在步驟S1中，將所述金屬板40的一個寬邊夾在一個上夾板51和一個下夾板52之間，以固定所述金屬板40。

優(yōu)選地，在步驟S1之后，調(diào)整所述第一、第二掃描頭31、32的位置使每個掃描頭對著整條掃描路徑L的三等分位置，這樣，每個掃描頭自邊緣向中間掃描，基本不必大范圍移動。在其他實(shí)施方式中，掃描頭的位置可以結(jié)合掃描路徑、按需設(shè)置。

步驟S2,通過計(jì)算機(jī)設(shè)置所述第一、第二激光器的掃描路徑和掃描功率，所述第一、第二掃描頭的掃描路徑在所述金屬板的中間相接，所述掃描功率自所述金屬板的邊緣向中間逐漸減小。

優(yōu)選地，每個掃描頭的掃描路徑自所述金屬板40的邊緣向中間分為連續(xù)的多段，且所述第一、第二激光器21、22的掃描路徑的終點(diǎn)在所述金屬板40的中間相接。

除了掃描功率和掃描路徑之外，加工參數(shù)還包括：掃描段數(shù)、每段的掃描長度、每段的掃描速度。在本實(shí)施例中，所述第一、第二激光器21、22的加工參數(shù)相同，所述掃描段數(shù)為7段且連續(xù)，所述掃描長度為20mm，所述掃描速度為35mm/s，所述掃描功率自邊長向中間依次減小，例如依次設(shè)置為250W、210W、180W、160W、150W、145W、和142W，在加工時所述第一掃描頭31和所述第二掃描頭32相向而行。第一激光器21的掃描路徑分段的功率如圖3所示，第二激光器22的掃描路徑分段的功率如圖4所示。

優(yōu)選地，所述掃描段數(shù)為兩個或兩個以上時，每兩段之間的延時時間設(shè)置為0。

步驟S3，所述第一、第二掃描頭相向而行，沿各自的掃描路徑開始掃描。

在實(shí)際操作中應(yīng)該盡力確保所述第一、第二激光器21、22的實(shí)際加工線和所述預(yù)設(shè)加工線重合。

優(yōu)選地，進(jìn)一步包括步驟S4，掃描完畢后，測量所述金屬板的彎曲方向上各個位置的彎曲角度大小，并與理想的彎曲角度進(jìn)行比較，以優(yōu)化所述加工參數(shù)。

綜上，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的激光分段掃描板材彎曲成形方法設(shè)置兩個激光器，將各自的掃描路線分為連續(xù)的多段，可以減小金屬板各位置激光彎曲的角度的差異，從而避免出現(xiàn)“邊界效應(yīng)”，提高板材成形質(zhì)量；在金屬板邊緣附近采用較大的激光功率，而在中心區(qū)域采用較小的激光功率，能夠進(jìn)一步地提高板材成形質(zhì)量。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。