CN112719606A - 一种激光设备的分层加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光设备的分层加工工艺，包括：激光器，所述激光器内置激光头，驱动激光器作三轴运转的移载组件，位于激光器下方且供产品放置的五轴凸转轮台，包括以下步骤：S1分幅步，将通过三维软件转换获取或创建所需要覆盖纹理产品的原生模型包覆上通过CAM软件转换获取或创建的三维纹理样式，并利用CAM软件生成分幅区块，生成切片文件；S2设定加工深度步，按照产品加工精度的要求设定加工深度，通过CAM软件自动运算分幅后的层级三维纹理文件；S3运算步；S4加工步。通过本发明所公开的一种激光设备的分层加工工艺，能够实现对不规则三维产品进行分层激光加工，提升了产品的激光加工质量与加工精度，可实现大规模流水线生产。
Description
技术领域
本发明涉及激光分层加工领域，更具体涉及一种激光设备的分层加工工艺。
背景技术
激光是20世纪60年代的新光源，具有方向性好、亮度高、单色性好和高能量密度等特点。以激光器为基础的激光工业在全球发展执着迅猛，现在已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。据统计，从高端的光纤到常见的条形码扫描仪，每年和激光相关产品和服务的市场价值高达上万亿美元。
前瞻产业研究院发布的《中国激光行业发展前景与转型升级分析报告前瞻》显示，激光行业已形成完整、成熟的产业链分布。上游主要包括激光材料及配套元器件，中游主要为各种激光器及其配套设备，下游则以激光应用产品、消费产品、仪器设备为主。
当前，国内激光市场主要分为激光加工设备、光通信器件与设备、激光测量设备、激光器、激光医疗设备、激光元部件等，其产品主要应用于工业加工和光通信市场，两者占据了近7成的市场空间。
随着激光技术的进步，中国激光行业必将获得快速发展，未来五年，我国激光市场在相关产业的带动下，将以20%左右的速度发展，至2015年，我国激光应用领域将形成以激光加工、激光通信、激光医疗、激光显示、激光全息等为产业的激光产业群，行业发展前景看好。激光技术应用领域广泛，激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及作为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前激光器大多采用激光加工，激光器是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，又或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。然而传统的激光器仅仅只能在物体的2D平面上进行镭射，无法对不规则物体进行三维加工。
有鉴于此，有必要对现有技术中予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于公开能够实现对不规则三维产品进行分层激光加工，提升了产品的激光加工质量与加工精度，可实现大规模流水线生产的一种激光设备的分层加工工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种激光设备的分层加工工艺，包括：激光器，所述激光器内置激光头，驱动激光器作三轴运转的移载组件，位于激光器下方且供产品放置的五轴凸转轮台，排布设置于激光器底部的若干传感器，配置于激光器的同轴视觉设备与红外线触发测头，具体包括以下步骤：
S1分幅步，将通过三维软件转换获取或创建所需要覆盖纹理产品的原生模型包覆上通过CAM软件转换获取或创建的三维纹理样式，并利用CAM软件生成分幅区块，生成切片文件；
S2设定加工深度步，按照产品加工精度的要求设定加工深度，通过CAM软件自动运算分幅后的层级三维纹理文件；
S3运算步，利用CAM软件中具备的层级幅面互交的计算原则处理分幅区相接触部分的交接纹；
S4加工步，设定激光设备的相关参数，并导入经过上述S1-S3步骤处理后的加工文件，开始加工。
作为本发明的进一步改进，所述S3与S4之间还包括模拟检测；通过CAE工具载入CAM软件生产的加工文件，进行模拟运行检测校验实际加工状态下的BUG。
作为本发明的进一步改进，所述激光头的加工区域为50mm*50mm，自动焦距变焦范围在正负21，对应面法线在120°范围以内。
作为本发明的进一步改进，所述CAM软件运算分幅原则是在激光头的加工条件范围内生成切片文件。
作为本发明的进一步改进，所述层级三维纹理文件包含激光路径文件与对应匹配的激光层级文件以及激光加工生成的母体。
作为本发明的进一步改进，所述S4中，通过调节移载组件和/或五轴凸转轮台，确认产品的加工面以及初始加工区域。
作为本发明的进一步改进，所述S4中，采用单幅面静止加工的方式，以及由浅入深的加工方式。
作为本发明的进一步改进，所述三维软件是3dsmax，PRO/E，UG，catia，solidworks，maya，Inventer中的任意一种。
作为本发明的进一步改进，所述三维纹理样式通过矢量文件PLT，DXF，AI，DST，SVG，GPR，NC，JPC，BOT中的任一种转换而创建，或通过3D纹理扫描辅助生成创建，再或通过CAM软件工具将位图文件bmp，jpg，jpeg，gif，tga，png，tif，tiff中的任一种转换而创建。
作为本发明的进一步改进，所述S4中，通过传感器的监测，能够调节所述激光头，使激光头时刻保持发射出正焦于产品的待加工区间的光束能量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）将通过三维软件转换获取或创建所需要覆盖纹理产品的原生模型包覆上通过CAM软件转换获取或创建的三维纹理样式，并利用CAM软件生成分幅区块，生成切片文件，实现了对不规则的三维产品激光加工的可能性，扩大了激光领域的范围，简化了激光加工的难度。利用自己设计的CAM软件进行数据处理，能够提高加工精度，解决交接纹的问题，使激光加工产品的外观更加美观。
（2）通过CAE工具进行加工前模拟检测，能够排除加工过程中出现的特殊角度无法加工从而无法完成区域面加工或出现硬件碰撞等问题。
（3）采用单幅面静止加工的方式，以及由浅入深的加工方式，当前的激光层级加工文件相匹配的激光路径文件被加工完成加工后，所述激光器受移载组件驱动至由深的激光层级加工文件相匹配的激光路径文件的加工区间内，保证了加工状态的稳定，缩减了激光器加工的时效。
（4）利用激光器本身的特性，具备可实现三维加工的功能，与三维软件结合，从而对产品进行三维加工，其适用范围广，可操作性强，加工效果美观，加工方式简单，适用流水线操作，提高了工业激光加工的规模与产量。
附图说明
图1为本发明一种激光设备的分层加工工艺的流程图；
图2为本发明一种激光设备的分层加工工艺所涉及到的激光设备的立体图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
本发明提供了一种激光设备的分层加工工艺。
下面请参图1至图所示出的本发明一种激光设备的分层加工工艺的一种具体实施方式。
在本实施例中，本发明提供了一种激光设备的分层加工工艺，包括：激光器，激光器内置激光头，激光头的加工区域为50mm*50mm，自动焦距变焦范围在正负21，对应面法线在120°范围以内。驱动激光器作三轴运转的移载组件，位于激光器下方且供产品放置的五轴凸转轮台，五轴凸转轮台具有优异的特点，在移动组件的三轴基础上增加了摇篮倾斜轴与旋转轴，使得激光设备在处理如：圆球，凸台，锥台等不规则的构件时，可以克服激光角度的问题，使得激光加工的领域扩大，实现可加工出复杂的空间曲面，结构简单，刚性性能好，制造成本低，激光精度得到提高。扩展的摇篮倾斜轴与旋转轴可以实现三维曲面更大范围含盖，且运动调整速度相对会快，可以满足实现高复杂的实体曲面模型的运动路径。
更具体的，排布设置于激光器底部的若干传感器，S4中，通过传感器的监测，能够调节激光头，使激光头时刻保持发射出正焦于产品的待加工区间的光束能量。设置多个传感器，能够提高激光器的工作范围，使激光加工件的边缘能容纳在传感器的照射范围内，从整体上保证聚焦的位置更加精确。配置于激光器的同轴视觉设备与红外线触发测头，通过同轴视觉设备与红外线触发测头，能够测量焦距，读取二维码，确认加工位置，持续保持高加工品质，且变更品种时无需发生切换工作，有助于大幅削减工时、简化设备、提高生产效率，通过在激光器内部设置三个轴向上的扫描仪，能够监视激光器的移动，以及精确定位激光聚焦的位置以及位置的变化。具体包括以下步骤：S1分幅步，将通过三维软件转换获取或创建所需要覆盖纹理产品的原生模型包覆上通过CAM软件转换获取或创建的三维纹理样式，并利用CAM软件生成分幅区块，生成切片文件，CAM软件运算分幅原则是在激光头的加工条件范围内生成切片文件。S2设定加工深度步，按照产品加工精度的要求设定加工深度，通过CAM软件自动运算分幅后的层级三维纹理文件；层级三维纹理文件包含激光路径文件与对应匹配的激光层级文件以及激光加工生成的母体。S3运算步，利用CAM软件中具备的层级幅面互交的计算原则处理分幅区相接触部分的交接纹；S4加工步，设定激光设备的相关参数，并导入经过上述S1-S3步骤处理后的加工文件，开始加工。S4中，通过调节移载组件和/或五轴凸转轮台，确认产品的加工面以及初始加工区域。S3与S4之间还包括模拟检测；通过CAE工具载入CAM软件生产的加工文件，进行模拟运行检测校验实际加工状态下的BUG。S4中，采用单幅面静止加工的方式，以及由浅入深的加工方式。
将通过三维软件转换获取或创建所需要覆盖纹理产品的原生模型包覆上通过CAM软件转换获取或创建的三维纹理样式，并利用CAM软件生成分幅区块，生成切片文件，实现了对不规则的三维产品激光加工的可能性，扩大了激光领域的范围，简化了激光加工的难度。利用自己设计的CAM软件进行数据处理，能够提高加工精度，解决交接纹的问题，使激光加工产品的外观更加美观。通过CAE工具进行加工前模拟检测，能够排除加工过程中出现的特殊角度无法加工从而无法完成区域面加工或出现硬件碰撞等问题。采用单幅面静止加工的方式，以及由浅入深的加工方式，当前的激光层级加工文件相匹配的激光路径文件被加工完成加工后，所述激光器受移载组件驱动至由深的激光层级加工文件相匹配的激光路径文件的加工区间内，保证了加工状态的稳定，缩减了激光器加工的时效。用激光器本身的特性，具备可实现三维加工的功能，与三维软件结合，从而对产品进行三维加工，其适用范围广，可操作性强，加工效果美观，加工方式简单，适用流水线操作，提高了工业激光加工的规模与产量。激光器还包括旁轴电子显微镜，激光器在S4中通过旁轴电子显微镜观测加工成果。调试激光加工，将按原生模型加工好的工件放入加工刻印平台，人工通过同轴视觉与设备红外线触发测头完成调校初始点并将工件紧固，设定好设备相关参数，调入CAE校验完成的加工文件，启动设备加工至完成，中间可以暂停可以通过旁轴电子显微镜检测观察加工实际状况，可以通过同轴视觉观察所在加工位实际情况，可以重启继续加工至完成。
三维软件是3dsmax，PRO/E，UG，catia，solidworks，maya，Inventer中的任意一种。三维纹理样式通过矢量文件PLT，DXF，AI，DST，SVG，GPR，NC，JPC，BOT中的任一种转换而创建，或通过3D纹理扫描辅助生成创建，再或通过CAM软件工具将位图文件bmp，jpg，jpeg，gif，tga，png，tif，tiff中的任一种转换而创建。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，包括：激光器，所述激光器内置激光头，驱动激光器作三轴运转的移载组件，位于激光器下方且供产品放置的五轴凸转轮台，排布设置于激光器底部的若干传感器，配置于激光器的同轴视觉设备与红外线触发测头，具体包括以下步骤：
S1分幅步，将通过三维软件转换获取或创建所需要覆盖纹理产品的原生模型包覆上通过CAM软件转换获取或创建的三维纹理样式，并利用CAM软件生成分幅区块，生成切片文件；
S2设定加工深度步，按照产品加工精度的要求设定加工深度，通过CAM软件自动运算分幅后的层级三维纹理文件；
S3运算步，利用CAM软件中具备的层级幅面互交的计算原则处理分幅区相接触部分的交接纹；
S4加工步，设定激光设备的相关参数，并导入经过上述S1-S3步骤处理后的加工文件，开始加工。
2.根据权利要求1所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述S3与S4之间还包括模拟检测；通过CAE工具载入CAM软件生产的加工文件，进行模拟运行检测校验实际加工状态下的BUG。
3.根据权利要求1所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述激光头的加工区域为50mm*50mm，自动焦距变焦范围在正负21，对应面法线在120°范围以内。
4.根据权利要求3所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述CAM软件运算分幅原则是在激光头的加工条件范围内生成切片文件。
5.根据权利要求1所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述层级三维纹理文件包含激光路径文件与对应匹配的激光层级文件以及激光加工生成的母体。
6.根据权利要求1所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述S4中，通过调节移载组件和/或五轴凸转轮台，确认产品的加工面以及初始加工区域。
7.根据权利要求1所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述S4中，采用单幅面静止加工的方式，以及由浅入深的加工方式。
8.根据权利要求1所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述三维软件是3dsmax，PRO/E，UG，catia，solidworks，maya，Inventer中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述三维纹理样式通过矢量文件PLT，DXF，AI，DST，SVG，GPR，NC，JPC，BOT中的任一种转换而创建，或通过3D纹理扫描辅助生成创建，再或通过CAM软件工具将位图文件bmp，jpg，jpeg，gif，tga，png，tif，tiff中的任一种转换而创建。
10.根据权利要求1所述的一种激光设备的分层加工工艺，其特征在于，所述S4中，通过传感器的监测，能够调节所述激光头，使激光头时刻保持发射出正焦于产品的待加工区间的光束能量。
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