CN108818118A - 激光辅助微加工***及其温度控制方法 - Google Patents
激光辅助微加工***及其温度控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108818118A CN108818118A CN201810597341.XA CN201810597341A CN108818118A CN 108818118 A CN108818118 A CN 108818118A CN 201810597341 A CN201810597341 A CN 201810597341A CN 108818118 A CN108818118 A CN 108818118A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cooler
- temperature
- laser
- machining system
- assisted micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P25/00—Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress
- B23P25/003—Auxiliary treatment of workpieces, before or during machining operations, to facilitate the action of the tool or the attainment of a desired final condition of the work, e.g. relief of internal stress immediately preceding a cutting tool
- B23P25/006—Heating the workpiece by laser during machining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/0093—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring combined with mechanical machining or metal-working covered by other subclasses than B23K
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
- B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
- B23K26/034—Observing the temperature of the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
- B23K26/703—Cooling arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/10—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to cutting or desurfacing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
- B23K2103/52—Ceramics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
一种激光辅助微加工***,包括工作滑台、用于对待加工工件进行切削操作的刀具模组、激光模组及温控模组,所述激光模组设于所述工作滑台,并随所述工作滑台在三维空间移动对待加工工件加热,所述温控模组包括温度感应器、冷却器、控制器及冷却剂,所述温度感应器感应所述冷却器的实时温度值,所述冷却器设于所述工作滑台并支撑所述刀具模组,所述控制器根据所述温度感应器感应的温度值反馈控制信号控制所述冷却器的工作状态,所述冷却剂用以控制所述冷却器的温度分布在设定范围内。同时本发明还提供一种激光辅助微加工***的温控方法。本发明的激光辅助微加工***和温控方法表面热量集聚,提高加工精度和产品良率。
Description
【技术领域】
本发明涉及微加工技术领域,具体涉及一种激光辅助微加工***及采用所述微加工***的温度控制方法。
【背景技术】
难加工材料如合金钢、纤维增强金属复合材料等具有优良的性能,已经应用于微小尺寸结构和工件的加工、制造。难加工材料的切削加工过程中,由于其高强度、硬度高等特性,部分特征精度和切削速度都受到机床刚度和普通微型刀具强度和刚度的限制,而且刀具的快速磨损会导致微小零件的加工精度降低。因此,需要采用有效方法对微小零件进行加工。
激光辅助微切削是将激光光束聚焦在切削刃前的工件表面,使得材料局部因高温而软化,从而降低工件材料的强度和硬度,减小微切削加工切削力的一种复合加工方法。
当采用激光辅助微切削加工方法对微小尺度结构工件进行加工时,激光功率对材料表面的温度场分布、热影响区范围以及软化层深度影响最明显。
激光加热明显改善了材料表面的切削加工性能,方便切削加工,但是仍然存在如下缺陷:随着激光功率增加和切削速度的增大,刀具材料表面的热量容易聚集并传导至切削加工工件的刀架,如果热量不及时泄出,容易导致刀具及刀架表面温度变化起伏较大,如图1所示。
请参阅图1,是采用激光辅助微切削加工方法对微小尺度结构工件进行加工时的温度分布曲线图,曲线一代表待加工工件的刀具材料表面温度分布示意,曲线二代表切削待加工工件的刀架温度分布示意,且刀架的温度在摄氏22度至28度之间波动。
鉴于切削加工工件的刀具模组温度不稳定,波动较大,基于热胀冷缩的作用原理,刀具及刀架的尺寸随温度的高低变化而相应变化尺寸,影响工件加工过程中的尺寸,降低工件的加工精度和良率。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述技术问题,提供一种温度稳定性佳、刀具不易变形及加工精度和良率高的激光辅助微加工***。
同时本发明还提供一种上述激光辅助微加工***的温度控制方法。
本发明的技术方案如下:一种激光辅助微加工***,包括工作滑台、用于对待加工工件进行切削操作的刀具模组、激光模组及温控模组,所述激光模组设于所述工作滑台,并随所述工作滑台在三维空间移动对待加工工件加热,所述温控模组包括温度感应器、冷却器、控制器及冷却剂,所述温度感应器感应所述冷却器的实时温度值,所述冷却器设于所述工作滑台并支撑所述刀具模组,所述控制器根据所述温度感应器感应的温度值反馈控制信号控制所述冷却器的工作状态,所述冷却剂用以控制所述冷却器的温度分布在设定范围内。
优选的,所述温度感应器的数量为多个,分别设于所述冷却器的表面和内部,所述温度感应器实时感应所述冷却器的不同位置温度分布。
优选的,所述冷却器固定至所述工作滑台,同时与所述刀具模组抵接固定。
优选的,所述冷却器包括多个贯穿孔及固定槽,所述冷却剂通过所述贯穿孔循环以散热,所述固定槽固定所述刀具模组。
优选的,所述冷却器还包括散热鳍片,所述散热鳍片设于所述冷却器表面。
优选的,所述控制器采用闭环自动控制技术,通过PID反馈控制。
优选的,所述控制器设定标准温度值,当所述温度感应器感应到所述冷却器的实际温度值大于所述标准温度值时,所述控制器反馈控制信号提高所述冷却剂的工作效率加速散热,以降低所述冷却器的温度。
优选的,所述冷却剂是液态冷却液。
优选的,所述温控模组还包括显示终端,所述显示终端可视化显示所述治具的温度分布。
优选的,所述刀具模组包括刀具和刀架,所述刀架包括金属基体柄及槽体,所述刀具通过紧固螺栓固定至所述冷却器的槽体,所述槽体对应收容于所述冷却器的固定槽。
优选的,所述激光模组包括激光源、激光传输通道及集成透镜,所述激光源产生激光经所述激光传输通道照射至待加工工件,所述集成透镜集成至所述刀具的端部。
优选的,所述激光器是光纤激光器。
优选的,所述激光辅助微加工***还包括摄像头,所述摄像头检测所述激光器的光斑尺寸。
优选的,所述激光传输通道贯穿所述冷却器并延伸至所述固定槽,所述激光传输通道的端部与所述集成透镜相连接,并固定至所述刀具。
优选的,所述工作滑台包括平动滑动旋钮和高度滑动旋钮,所述平动滑动旋钮和高度滑动旋钮配合调整所述刀具模组及所述集成透镜在三维空间内移动。
一种激光辅助微加工***的温度控制方法,其包括如下步骤:提供待加工工件;提供温度感应器感应所述冷却器的实时温度值;提供控制器,所述控制器接收来自所述温度感应器的实时温度值,并对应产生控制信号控制所述冷却剂的工作效率以控制所述冷却器的工作温度在设定范围。
优选的,设定标准温度值,当所述温度感应器感应到的实时温度值大于所述标准温度值时,所述控制器反馈控制信号驱动所述冷却器提高工作效率。
优选的,设定标准温度值,当所述温度感应器感应到的实时温度值等于所述标准温度值时,所述控制器反馈控制信号维持所述冷却器的工作效率。
优选的,设定标准温度值,当所述温度感应器感应到的实时温度值小于所述标准温度值时,所述控制器反馈控制信号降低所述冷却器的工作效率。
与相关技术相比,本发明提供的激光辅助微加工***及其温度控制方法有益效果在于:
在本发明的激光辅助微加工***中增加设置温控模组,首先,所述冷却器与所述刀具模组相接设置,当所述刀具模组对待加工工件进行切削加工时,其产生的热能快速传递至所述冷却器,所述温控模组的冷却剂有效降低所述冷却器的温度,使得热量有效散失,避免刀具模组的热量聚集引起温度过高。当所述刀具模组的温度在设定范围内时,则其不易因为热胀冷缩引起尺寸变形,有效提高加工精度和提高产品良率。
其次,在所述冷却器本体上设置多个贯穿孔,冷却剂贯穿所述贯穿孔循环作业,通过调整冷却剂循环的流量和流速,使得冷却剂与冷却器之间有效实现热交换,将刀具模组加工过程中产生的热量带走,避免热量聚集。
再者,所述冷却器可以设置成与刀架一体结构,方便加工且结构简化。
【附图说明】
图1为现有技术采用激光辅助微切削加工方法对微小尺度结构工件进行加工时的温度分布曲线图;
图2是采用激光辅助微加工***对工件加工的原理示意图;
图3为本发明激光辅助微加工***结构示意图;
图4为图3所示激光辅助微加工***中的部分结构示意图;
图5是图4所示刀具模组的立体结构示意图;
图6是本发明激光辅助微加工***的温控模组的结构示意图;及
图7是本发明激光辅助微加工***加工工件的温度分布曲线图。
【具体实施方式】
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图2,为本发明提供的激光辅助微加工***的原理示意图。所述激光辅助微加工***10对待加工的工件2进行切削加工。所述激光辅助微加工***10提供激光束对待加工的工件2进行加热处理,通过合理的控制激光功率,光斑对的尺寸和速度,其产生的激光束经过聚焦照射至所述刀具模组13(参阅图5)的前端,对待加工的工件2照射加热,改变材料的机械性能,减小切削力。
请结合参阅图3及图4,其中图3是本发明激光辅助微加工***结构示意图,图4是图3所示激光辅助微加工***中的部分结构示意图。所述微切削***10包括工作滑台11、刀具模组13、激光模组15、温控模组17及摄像头19。
所述工作滑台11包括平动滑动按钮111及高度滑动按钮113。所述刀具模组13、激光模组15及所述温控模组17设于所述工作滑台11。所述平动滑动按钮111驱动所述刀具模组13在沿X轴方向及Y轴方向移动,所述高度滑动按钮113驱动所述刀具模组13在沿高度方向移动,因此,所述平动滑动按钮111及所述高度滑动按钮113驱动设于其上的刀具模组11在三维空间内移动以实现对待加工工件2的切削加工。
请参阅图5,是图4所示刀具模组的立体结构示意图。所述刀具模组13包括刀架131及设于其上的刀具133。所述刀架131支撑固定所述刀具133。
所述刀架131包括金属基体柄1311及槽体1313。所述槽体1313设于所述金属基体柄1311上。所述刀具133包括金库螺栓1331及金刚石钻头1333。所述金刚石钻头1333对应通过紧固螺栓1331固定至所述槽体1313。
请结合参阅图3及图5。所述激光模组15包括激光源151、激光传输通道153及集成透镜155。所述激光源151对应产生激光束。所述激光传输通道153对应将所述激光源151产生的激光束传输至所述集成透镜155。所述集成透镜155设于所述刀具133的端部。所述集成透镜155对接收来自所述及光传输通道153的激光束汇聚至所述刀具133的前端以照射待加工工件2中待切削区域表面。所述激光模组15是光纤激光器,其产生激光束聚焦至所述刀具133的前端对待加工的工件2照射加热,改变材料的机械性能,减小切削力。
请参阅图6,是图3所示温控模组的结构框图。所述温控模组17包括冷却器171、冷却剂173、温度感应器175、控制器177及显示终端179。
所述冷却器171包括鳍片1711、贯穿孔1713及固定槽1715。所述贯穿孔1713贯穿所述冷却器171的本体。所述固定槽1715对应***述刀具模组13于其内,且所述刀架131的金属基体柄1311对应收容固定所述固定槽1715。所述鳍片1711设于所述刀具133上方,其与所述刀具133对应抵接设置,有效传导来自所述刀具133的金刚石钻头1333的热量。
所述冷却剂173是使用形态是液态的冷却液,也称作液体载热剂,具有良好的热物理性能,比热大、导热系数大、熔点低、沸点高且饱和压力宜低。所述冷却剂173贯穿所述贯穿孔1713,并多次循环流通。当所述冷却剂1713在所述贯穿孔1713内循环时,藉由自身的栽热性能,有效带走积聚在所述冷却器171表面或者内部的热量,降低所述冷却器171的温度,控制所述冷却器171的温度在设定范围内。其中,所述冷却器171的温度控制可以通过调整所述冷却剂173的流量及流速改善所述冷却器171的散热效率。
所述温度感应器175用于实时感应环境温度。所述温度感应器175的数量为多个,分别分布于所述冷却器171的表面和/或内部,所述多个温度感应器175实时感应所述冷却器171表面不同位置的实时温度值,以反映所述冷却器171不同位置的温度分布。
所述控制器177采用闭环自动控制技术,通过PID反馈控制,其接收来自所述温度感应器175的感应的实时温度值。当所述控制器177工作时,首先在所述控制器177内设置标准温度值,所谓标准温度值意思是所述激光辅助微加工***的冷却器171适合的工作温度范围。当所述控制器177接收到的实时温度值高于所述标准温度值或者低于所述标准温度值时,则所述控制器177对应产生控制信号反馈至所述冷却剂173的泵,进一步调整所述冷却剂173的工作效率以改善所述冷却剂的散热效率。具体举例说明,在本发明中设定所述冷却器171的标准温度值在16摄氏度至22摄氏度之间。当所述温度感应器175感应到所述冷却器171的实际温度值低于16摄氏度,则所述控制器177对应产生控制信号驱动所述冷却剂173降低散热效率,以节约能量,同时避免温度过低导致所述冷却器171的固定槽1715的冷缩而带来的尺寸缩小。当所述温度感应器175感应到所述冷却器171的实际温度值高于22摄氏度,则所述控制器177对应产生控制信号驱动所述冷却剂173提高散热效率,以避免温度过高导致所述冷却器171的固定槽1715的膨胀而带来的尺寸增加。因为所述固定槽1715对应收容固定所述刀架131,当所述冷却器171的固定槽1715的热胀冷缩变化容易导致所述刀架131的槽体1313及所述金属基体柄1311的尺寸对应变化,如此影响所述刀具133的加工精度。
所述显示终端179是一显示器,其对应把所述冷却器171表面或者内部的温度分布可视化呈现,方便操作人员监控所述激光辅助微加工***10的工作环境。
所述摄像头19是图像采集装置,其对应临近所述激光模组15的集成透镜155设置。所述摄像头19采集所述激光源151经所述集成透镜155后的激光束的光斑尺寸。
相较于现有技术,在上述激光辅助微加工***10中,增加设置温控模组17,且所述温控模组17的冷却器171对应抵接所述刀具模组13设置。当所述刀具模组13的刀具133对工件2进行加工时,刀具高速运转以及激光模组15照射产生的热量容易聚集导致局部温度过高。另一方面,因为所述冷却器173与所述刀具模组13抵接设置,所以部分热量传导至所述冷却器173,所述温控模组17动态调整所述冷却器171的温度值,保障所述冷却器171的温度在设定范围内,过多的热量快速通过冷却剂173泻出,改善所述激光辅助微加工***10的刀具模组13工作环境,避免热量聚集,温度过高或者过低带来的加工精度不佳的缺陷,其中改善后的温度分布曲线图如图7所示,其中所述曲线二的波动较小,显然所述冷却器171的温度趋于稳定。
当然所述标准温度值不仅仅局限于是一个范围值,其还可以是某一具体温度值,例如,所述控制器177内设定一标准温度值T0,例如:该标准温度值为20摄氏度,即:T0=20℃。当所述冷却器171的实际温度值T1﹥T0时,则所述控制器177对应产生驱动信号提高所述冷却剂173的流量和流速,加快所述冷却剂173对所述冷却器171的散热效果。当T1=T0时,则所述控制器177对应产生驱动信号维持所述冷却剂173的流量和流速,保证所述冷却剂173对所述冷却器171的散热效果维持恒定。当T1﹤T0时,则所述控制器177对应产生驱动信号降低所述冷却剂173的流量和流速,降低所述冷却剂173对所述冷却器171的散热效果,进一步节约能量,降低成本。
当所述激光辅助微加工***10工作时,其工作原理如下:
首先,提供待加工工件2固定至所述刀具模组13前方;
其次,于所述温控模组17的控制器177内设置标准温度值T0;
接着,开启激光模组15及所述刀具模组13,所述激光模组15产生激光束经所述激光传输通道153传输至所述集成透镜155,并汇聚至所述工件2上;同时,所述刀具模组13对所述工件2进行切削加工;
再者,所述温控模组17的温度感应器175对所述冷却器171的表面温度进行实时感应,并反馈感应结果至所述控制器177。所述控制器177根据感应结果对应产生驱动信号驱动控制所述冷却剂173的流量及流速,及时泄出热量,以控制所述刀具模组13及所述冷却器171在设定的温度范围环境内工作。
最后,所述显示终端179实时显示所述冷却器171的表面温度分布。
在上述激光辅助微加工***10对工件2进行加工的过程中,增加设置温控模组17,通过所述温控模组17实时监测所述刀具模组13的工作环境温度,并根据监测结果动态调整所述冷却剂173的流量和流速改善所述温控模组17的散热效率,保障所述刀具模组13的工作环境在设定的温度范围内进行,降低因热胀冷缩引起的尺寸加工缺陷,提高产品良率。
当然,作为上述实施方式的进一步改进,还可以增加设置温度感应器设置于所述刀具模组13的刀架131上,实时监测所述刀架131的工作温度,进一步精确控制所述刀具的工作环境温度,避免热量聚集带来的缺陷。
以上所述的仅是本发明的实施方式,在此应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出改进,但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (19)
1.一种激光辅助微加工***,包括:
工作滑台;
刀具模组,用于对待加工工件进行切削操作;
激光模组,所述激光模组设于所述工作滑台,并随所述工作滑台在三维空间移动对待加工工件加热,其特征在于,所述激光辅助微加工***还包括温控模组,所述温控模组包括温度感应器、冷却器、控制器及冷却剂,所述温度感应器感应所述冷却器的实时温度值,所述冷却器设于所述工作滑台并支撑所述刀具模组,所述控制器根据所述温度感应器感应的温度值反馈控制信号控制所述冷却器的工作状态,所述冷却剂用以控制所述冷却器的温度分布在设定范围内。
2.根据权利要求1所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述温度感应器的数量为多个,分别设于所述冷却器的表面和/或内部,所述温度感应器实时感应所述冷却器的不同位置温度分布。
3.根据权利要求1所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述冷却器固定至所述工作滑台,同时与所述刀具模组抵接固定。
4.根据权利要求3所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述冷却器包括多个贯穿孔及固定槽,所述冷却剂通过所述贯穿孔循环以散热,所述固定槽固定所述刀具模组。
5.根据权利要求4所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述冷却器还包括散热鳍片,所述散热鳍片设于所述冷却器表面。
6.根据权利要求1所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述控制器采用闭环自动控制技术,通过PID反馈控制。
7.根据权利要求2所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述控制器设定标准温度值,当所述温度感应器感应到所述冷却器的实际温度值大于所述标准温度值时,所述控制器反馈控制信号提高所述冷却剂的工作效率加速散热,以降低所述冷却器的温度。
8.根据权利要求1所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述冷却剂是液态冷却液。
9.根据权利要求1所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述温控模组还包括显示终端,所述显示终端可视化显示所述治具的温度分布。
10.根据权利要求4所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述刀具模组包括刀具和刀架,所述刀架包括金属基体柄及槽体,所述刀具通过紧固螺栓固定至所述冷却器的槽体,所述槽体对应收容于所述冷却器的固定槽。
11.根据权利要求10所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述激光模组包括激光源、激光传输通道及集成透镜,所述激光源产生激光经所述激光传输通道照射至待加工工件,所述集成透镜集成至所述刀具的端部。
12.根据权利要求11所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述激光器是光纤激光器。
13.根据权利要求11所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述激光辅助微加工***还包括摄像头,所述摄像头检测所述激光器的光斑尺寸。
14.根据权利要求11所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述激光传输通道贯穿所述冷却器并延伸至所述固定槽,所述激光传输通道的端部与所述集成透镜相连接,并固定至所述刀具。
15.根据权利要求1所述的激光辅助微加工***,其特征在于,所述工作滑台包括平动滑动旋钮和高度滑动旋钮,所述平动滑动旋钮和高度滑动旋钮配合调整所述刀具模组及所述集成透镜在三维空间内移动。
16.一种如权利要求1至15中任意一项所述激光辅助微加工***的温度控制方法,其包括如下步骤:
提供待加工工件;
提供温度感应器感应所述冷却器的实时温度值;
提供控制器,所述控制器接收来自所述温度感应器的实时温度值,并对应产生控制信号控制所述冷却剂的工作效率以控制所述冷却器的工作温度在设定范围。
17.根据权利要求16所述激光辅助微加工***的温度控制方法,其特征在于,设定标准温度值,当所述温度感应器感应到的实时温度值大于所述标准温度值时,所述控制器反馈控制信号驱动所述冷却器提高工作效率。
18.根据权利要求16所述激光辅助微加工***的温度控制方法,其特征在于,设定标准温度值,当所述温度感应器感应到的实时温度值等于所述标准温度值时,所述控制器反馈控制信号维持所述冷却器的工作效率。
19.根据权利要求16所述激光辅助微加工***的温度控制方法,其特征在于,设定标准温度值,当所述温度感应器感应到的实时温度值小于所述标准温度值时,所述控制器反馈控制信号降低所述冷却器的工作效率。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810597341.XA CN108818118B (zh) | 2018-06-11 | 2018-06-11 | 激光辅助微加工***及其温度控制方法 |
US16/102,904 US20190375059A1 (en) | 2018-06-11 | 2018-08-14 | Laser assisted micromachining system and temputure control method using same |
US17/017,790 US11780036B2 (en) | 2018-06-11 | 2020-09-11 | Laser assisted micromachining system and temperature control method using same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810597341.XA CN108818118B (zh) | 2018-06-11 | 2018-06-11 | 激光辅助微加工***及其温度控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108818118A true CN108818118A (zh) | 2018-11-16 |
CN108818118B CN108818118B (zh) | 2021-02-19 |
Family
ID=64145109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810597341.XA Active CN108818118B (zh) | 2018-06-11 | 2018-06-11 | 激光辅助微加工***及其温度控制方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190375059A1 (zh) |
CN (1) | CN108818118B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112139574A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-29 | 长春理工大学 | 一种电感耦合激光辅助铣削加工装置及方法 |
CN113238480A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-10 | 合肥工业大学 | 用于金属切削加工冷却气体射流的参数化调控***及方法 |
CN114952414A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-30 | 杭州华遨科技有限公司 | 动态温度控制方法、***、装置、计算机设备和存储介质 |
CN115592258A (zh) * | 2022-04-29 | 2023-01-13 | 湖南大学(Cn) | 金属激光加工工件温度控制***和金属激光加工*** |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018017584A1 (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Micro-LAM, Inc. | Laser-transmitting tooling |
CN114367832B (zh) * | 2022-02-21 | 2022-11-08 | 深圳美克激光设备有限公司 | 一种带激光辅助加热的金属切削机床 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD271290A1 (de) * | 1988-03-31 | 1989-08-30 | Berlin Fahrzeugausruestung | Einrichtung zum spanen unter waermeeinfluss |
US20040104207A1 (en) * | 2002-11-28 | 2004-06-03 | Jinn-Fa Wu | Laser assisted machining method and device |
CN1803392A (zh) * | 2005-01-14 | 2006-07-19 | 财团法人工业技术研究院 | 激光辅助切削装置 |
CN101304840A (zh) * | 2005-11-15 | 2008-11-12 | 3M创新有限公司 | 围绕横过工件的y方向变速旋转的加工微结构的刀具 |
US20140133924A1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-15 | Iscar, Ltd. | Cutting Tool Holder with Internal Coolant Passage Having a Compressible Member |
JP2017100193A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社 神崎高級工機製作所 | 縦型旋盤 |
CN107138747A (zh) * | 2017-07-13 | 2017-09-08 | 何冰 | 数控机床用的刀架台 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005014169A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-20 | Canon Inc | フィードバック制御装置および加工装置 |
KR100773667B1 (ko) * | 2006-05-03 | 2007-11-05 | 광주과학기술원 | 광섬유를 광전송 및 가공 도구로 사용하는 레이저 에칭방법및 그 장치 |
-
2018
- 2018-06-11 CN CN201810597341.XA patent/CN108818118B/zh active Active
- 2018-08-14 US US16/102,904 patent/US20190375059A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD271290A1 (de) * | 1988-03-31 | 1989-08-30 | Berlin Fahrzeugausruestung | Einrichtung zum spanen unter waermeeinfluss |
US20040104207A1 (en) * | 2002-11-28 | 2004-06-03 | Jinn-Fa Wu | Laser assisted machining method and device |
CN1803392A (zh) * | 2005-01-14 | 2006-07-19 | 财团法人工业技术研究院 | 激光辅助切削装置 |
CN101304840A (zh) * | 2005-11-15 | 2008-11-12 | 3M创新有限公司 | 围绕横过工件的y方向变速旋转的加工微结构的刀具 |
US20140133924A1 (en) * | 2012-11-13 | 2014-05-15 | Iscar, Ltd. | Cutting Tool Holder with Internal Coolant Passage Having a Compressible Member |
JP2017100193A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 株式会社 神崎高級工機製作所 | 縦型旋盤 |
CN107138747A (zh) * | 2017-07-13 | 2017-09-08 | 何冰 | 数控机床用的刀架台 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112139574A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-29 | 长春理工大学 | 一种电感耦合激光辅助铣削加工装置及方法 |
CN113238480A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-10 | 合肥工业大学 | 用于金属切削加工冷却气体射流的参数化调控***及方法 |
CN113238480B (zh) * | 2021-05-17 | 2022-04-26 | 合肥工业大学 | 用于金属切削加工冷却气体射流的参数化调控***及方法 |
CN115592258A (zh) * | 2022-04-29 | 2023-01-13 | 湖南大学(Cn) | 金属激光加工工件温度控制***和金属激光加工*** |
CN115592258B (zh) * | 2022-04-29 | 2024-06-21 | 湖南大学 | 金属激光加工工件温度控制***和金属激光加工*** |
CN114952414A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-30 | 杭州华遨科技有限公司 | 动态温度控制方法、***、装置、计算机设备和存储介质 |
CN114952414B (zh) * | 2022-05-19 | 2024-08-13 | 杭州华遨科技有限公司 | 动态温度控制方法、***、装置、计算机设备和存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108818118B (zh) | 2021-02-19 |
US20190375059A1 (en) | 2019-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108818118A (zh) | 激光辅助微加工***及其温度控制方法 | |
CN106163726B (zh) | 加工装置和加工方法 | |
CN111347571A (zh) | 用于光学硬脆材料的激光辅助低损伤切削加工***及方法 | |
CN203509355U (zh) | 激光三维切割机 | |
CN1966197B (zh) | 一种激光加工***及加工方法 | |
TWI352001B (en) | Laser machining system and process for laser machi | |
CN102430904A (zh) | 激光加热辅助铣削加工方法与装置 | |
CN104907704A (zh) | 一种变焦距激光精密加工深槽深孔装置 | |
CN113084365B (zh) | 一种异型材的激光切割装置及切割方法 | |
Poprawe et al. | Modeling, monitoring and control in high quality laser cutting | |
CN109454326A (zh) | 一种透明材料激光辅助切削加工方法 | |
CN111469284A (zh) | 一种双束激光加热辅助钻削集成装置与方法 | |
CN212288196U (zh) | 一种双束激光加热辅助钻削集成装置 | |
CN103534055A (zh) | 激光器基标记方法和设备 | |
US11780036B2 (en) | Laser assisted micromachining system and temperature control method using same | |
CN101134263A (zh) | 激光加工方法及相应的激光加工装置 | |
JP2005081715A (ja) | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 | |
CN107363409A (zh) | 一种激光抛光机以及使用该激光抛光机的抛光方法 | |
CN117250907A (zh) | 一种实时调节同步激光辅助加工中重要参数的装置及方法 | |
CN207189006U (zh) | 一种激光抛光机 | |
CN207888077U (zh) | 一种1064nm红外皮秒激光钻石切割设备 | |
CN208322460U (zh) | 一种曲面激光切割装置 | |
CN206241465U (zh) | 一种激光加工装置 | |
CN214218791U (zh) | 一种基于水导激光的金属表面淬火*** | |
CN212169338U (zh) | 一种用于双面焊的激光焊接装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
TA01 | Transfer of patent application right | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200924 Address after: No.2, Xinzhu Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Ruitai optics (Changzhou) Co., Ltd Address before: 213167 Changzhou, Jiangsu City, Wujin province summer town villa Applicant before: Ruisheng Optoelectronic Technology (Changzhou) Co.,Ltd. |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |