CN202438789U - 一种振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，包括控制模块、用于产生激光的激光器、用于传输激光的光电耦合器、以及用于对激光进行聚焦的线性移动模块和用于调节激光发射方向、以按照预定图形对模具型腔曲面进行蚀纹加工的转向模块；控制模块与激光器电连接，用于控制激光器产生激光，并对激光器的运转状态进行检测；控制模块与转向模块电连接，用于控制转向模块按照预定图形对模具型腔曲面进行蚀纹加工。采用本实用新型的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机进行蚀纹加工的成本比化学蚀纹低，加工效率则更高，且无任何污染，更加环保。且本实用新型的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机结构紧凑，能适用于较大副面模具的曲面蚀纹加工。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光加工设备技术领域，更具体地说，涉及一种振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机。
背景技术
目前模具型腔蚀纹加工一般采用化学腐蚀的方法，例如专利号为88104312的发明专利“模具型腔内壁花纹镂蚀法”中公开了一种模具型腔内壁镂蚀花纹的方法，其中，先将金属箔用照相腐蚀的方法制成所需的花纹网，再将此花纹网一面涂上保护层，另一面贴到模具腔内壁，再用化学腐蚀或电解腐蚀的方法对模具型腔内壁进行刻蚀。目前所采用的该化学腐蚀方法存在两大缺点：一是加工周期长，且价格不菲；二是排放的化学残液对企业内部及其周围环境造成严重污染。因此，需要对现有技术中的模具型腔曲面蚀纹方法进行改进。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可提高模具型腔曲面蚀纹加工效率、且加工过程中无污染废液产生的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其中，包括控制模块、用于产生激光的激光器、用于传输所述激光的光电耦合器、以及用于对所述激光进行聚焦的线性移动模块和用于调节所述激光发射方向、以按照预定图形对模具型腔曲面进行蚀纹加工的转向模块；
所述控制模块与所述激光器电连接，用于控制所述激光器产生激光，并对所述激光器的运转状态进行检测；
所述控制模块与所述转向模块电连接，用于控制所述转向模块按照预定图形对模具型腔曲面进行蚀纹加工。
本实用新型所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其中，所述线性移动模块包括用于调节所述激光聚焦长度的线性移动透镜、用于控制所述激光Z方向上聚焦高度的步进电机和用于透过经调节后激光的聚焦透镜。
本实用新型所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其中，所述转向模块包括X-Y二维扫描振镜单元和F-Theta透镜；其中，
所述X-Y二维扫描振镜单元，用于设置所述激光蚀纹的平面工作区域尺寸；
所述F-Theta透镜，用于优化所述激光光束质量、使所述激光能聚焦到所述工作区域的任何位置，并对所述X-Y二维扫描振镜单元所引起的桶状扭曲进行补偿。
本实用新型所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其中，所述线性移动模块和所述转向模块之间设置有导光臂。
本实用新型所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其中，所述控制模块包括图案数据库、激光蚀纹卡指令库、图形处理单元、激光蚀纹单元和参数设置单元；其中，
所述图案数据库，用于编辑和存储预设的需要在模具型腔曲面进行蚀纹加工的图形文件；
所述激光蚀纹指令库，用于编辑和管理激光蚀刻指令；
所述图形处理单元，用于根据用户需要对所述图形文件进行处理；
所述参数设置单元，用于获取所需加工参数，包括所需产生的激光参数以及振镜延时参数；
所述激光蚀纹单元，用于向所述激光器发送启动和停止指令。
本实用新型所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其中，所述图形处理单元包括：
建模子单元，用于对需要蚀纹的图形进行三维建模及图形变换；
切片子单元，用于对所建的三维图形模型进行分层切片，并进行误差观察与修正；
数据处理子单元，用于对所建的三维图形模型进行内外轮廓识别、光斑补补偿，并生成扫描路径。
本实用新型所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其中，所述控制模块还包括监控单元，用于对所述激光器的运转状态进行检测，在所述激光器发生故障时，控制所有激光操作停止。
本实用新型所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其中，所述激光器为光纤激光器，所述光电耦合器为光纤光电耦合器。
本实用新型的有益效果在于：通过采用激光器、光电耦合器、线性移动模块和转向模块，组成振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，并通过控制模块对上述激光器和转向模块进行控制，使得所产生的激光按照预定图形对对模具型腔曲面进行蚀纹加工，从而取代传统的化学腐蚀加工，实现模具型腔曲面蚀纹加工的自动化。采用本实用新型的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机进行蚀纹加工的成本比化学蚀纹低，加工效率则更高，且无任何污染，更加环保。且本实用新型的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机结构紧凑，能适用于较大副面模具的曲面蚀纹加工。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型较佳实施例的振镜式振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机结构原理示意图；
图2是本实用新型较佳实施例的振镜式振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机光路示意图；
图3是本实用新型较佳实施例的振镜式振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机中控制模块原理框图；
图4是采用本实用新型实施例的振镜式振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机进行蚀纹加工流程图。
具体实施方式
本实用新型较佳实施例的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机原理如图1所示，同时参阅图2和图3，该振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机包括激光器10、光电耦合器20、线性移动模块30、转向模块40和控制模块50。其中，激光器10用于产生激光，光电耦合器20用于传输激光器10所产生的激光，线性移动模块30用于对激光进行聚焦，转向模块40用于调节激光发射方向、以按照预定图形对模具型腔曲面60进行蚀纹加工。控制模块50可由图1中所示的计算机70来实现，如图3所示，该控制模块50与激光器10电连接，以控制激光器10产生激光，并对激光器10的运转状态进行检测，其中可以控制激光的开启和关闭，以及控制激光的能量；该控制模块50还与转向模块40电连接，用于控制转向模块40按照预定图形对模具型腔曲面60进行蚀纹加工。采用本实施例的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机进行蚀纹加工的成本比化学蚀纹低，加工效率则更高，且无任何污染，更加环保。且本实施例的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机结构紧凑，能适用于较大副面模具的曲面蚀纹加工。
在进一步的实施例中，如图1和图2所示，上述振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机的线性移动模块30包括线性移动透镜31、步进电机(未图示)和聚焦透镜32。其中，线性移动透镜31使得激光聚焦长度可按照需要进行调节，由步进电机控制激光在Z方向上的聚焦高度，随后经调节后的激光通过聚焦透镜32进入到转向模块40。可以理解，上述线性移动透镜31、步进电机和聚焦透镜32的具体型号和尺寸可根据需要选择，在此不作任何限制。
在进一步的实施例中，上述振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机的转向模块40包括X-Y二维扫描振镜单元41和F-Theta透镜42。其中，X-Y二维扫描振镜单元41用于设置激光蚀纹的平面工作区域尺寸，即设定激光在X方向和Y方向上的照射范围，与上述Z方向的聚焦高度调节一起，对激光蚀纹加工的三维进行调节；F-Theta透镜42用于优化激光光束质量，使激光能聚焦到工作区域的任何位置，并对X-Y二维扫描振镜单元41所引起的桶状扭曲进行补偿，进一步提高激光蚀纹加工的精确度。
优选地，上述各实施例中，如图1和图2所示，在线性移动模块30和转向模块40之间设置有导光臂80，以便于通过聚焦透镜32的激光能精确传导到转向模块40，不受到外界干扰，以提高激光蚀纹加工的精确度。
优选地，上述各实施例中的激光器10为光纤激光器，光电耦合器20为光纤光电耦合器，以进一步提高振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机的蚀纹加工精度。
在更进一步的实施例中，如图3所示，上述振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机的控制模块50包括图案数据库51、激光蚀纹卡指令库52、图形处理单元53、激光蚀纹单元54和参数设置单元55。其中，图案数据库51用于编辑和存储预设的需要在模具型腔曲面进行蚀纹加工的图形文件；激光蚀纹指令库52用于编辑和管理激光蚀刻指令；图形处理单元53用于根据用户需要对图形文件进行处理；参数设置单元55用于获取所需加工参数，包括所需产生的激光参数以及振镜延时参数，以及获取控制激光开启和停止或调节激光能量的参数等；激光蚀纹单元54用于向激光器发送启动和停止指令。
其中，图形处理单元53包括：建模子单元，用于对需要蚀纹的图形进行三维建模及图形变换，可根据三维映射原理进行图形变换，具体变换过程在此不一一赘述；切片子单元，用于对所建的三维图形模型进行分层切片，并进行误差观察与修正，具体分层切片过程在此不一一赘述；数据处理子单元，用于对所建的三维图形模型进行内外轮廓识别、光斑补补偿，并生成扫描路径，以驱动转向模块的X-Y二维扫描振镜单元41对被加工模具型腔曲面进行层面扫描加工。
如图4所示，当对模具型腔曲面进行蚀纹加工时，振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机***装载激光蚀刻卡底层程序，判断装载是否成功，如果装载成功，则通过控制模块的参数设置单元对激光、振镜延时等参数进行详细设置，并导入图形文件进行显示和调整；导入完成后，判断图形文件是否超出像场，如果超出，则进行自动蚀刻，否则手动操作蚀刻，直到蚀刻结束，停止***。
当进行自动蚀刻时，如图2所示，由控制模块50的激光蚀纹单元54向激光器10发送启动指令，控制激光器10产生激光，然后激光经过激光输入区91进入到线性移动模块30的线性移动透镜31，通过该线性移动模块30对激光聚焦长度进行按需调节，然后再由步进电机对激光在Z方向上的聚焦高度进行调节，然后经调节后的激光通过聚焦透镜32进入到转向模块40的X-Y二维扫描振镜单元41，通过X-Y二维扫描振镜单元41设定激光在X方向和Y方向上的照射范围，与上述Z方向的聚焦高度调节一起，对激光蚀纹加工的三维进行调节；然后再通过F-Theta透镜42优化激光光束质量，使激光能通过激光输出区92聚焦到工作区域93的任何位置，并对X-Y二维扫描振镜单元41所引起的桶状扭曲进行补偿，进一步提高激光蚀纹加工的精确度；最后在焦点处产生一个高功率密度的激光脉冲，作用于被加工的模具型腔曲面60上，形成炸裂状的微点，同时控制X-Y二维扫描振镜单元41的X-Y运动平台运动，实现大尺寸模具的型腔曲面蚀纹加工。
进一步地，如图3所示，上述控制模块50还包括监控单元56，，在上述蚀纹加工过程中，由控制模块50的监控单元56随时对激光器10的运转状态进行检测，在激光器10发生故障时，控制模块50将控制所有的激光蚀刻操作停止，以保护被蚀纹的模具以及振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机***。
综上，本实用新型通过采用激光器10、光电耦合器20、线性移动模块30和转向模块40组成振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，并通过控制模块50对上述激光器10和转向模块40进行控制，使得所产生的激光按照预定图形对对模具型腔曲面60进行蚀纹加工，从而取代传统的化学腐蚀加工，实现模具型腔曲面蚀纹加工的自动化。采用本实用新型的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机进行蚀纹加工的成本比化学蚀纹低，加工效率则更高，且无任何污染，更加环保。且本实用新型的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机结构紧凑，能适用于较大副面模具的曲面蚀纹加工。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其特征在于，包括控制模块、用于产生激光的激光器、用于传输所述激光的光电耦合器、以及用于对所述激光进行聚焦的线性移动模块和用于调节所述激光发射方向、以按照预定图形对模具型腔曲面进行蚀纹加工的转向模块；
所述控制模块与所述激光器电连接，用于控制所述激光器产生激光，并对所述激光器的运转状态进行检测；
所述控制模块与所述转向模块电连接，用于控制所述转向模块按照预定图形对模具型腔曲面进行蚀纹加工。
2.根据权利要求1所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其特征在于，所述线性移动模块包括用于调节所述激光聚焦长度的线性移动透镜、用于控制所述激光Z方向上聚焦高度的步进电机和用于透过经调节后激光的聚焦透镜。
3.根据权利要求2所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其特征在于，所述转向模块包括X-Y二维扫描振镜单元和F－Theta透镜；其中，
所述X-Y二维扫描振镜单元，用于设置所述激光蚀纹的平面工作区域尺寸；
所述F－Theta透镜，用于优化所述激光光束质量、使所述激光能聚焦到所述工作区域的任何位置，并对所述X-Y二维扫描振镜单元所引起的桶状扭曲进行补偿。
4.根据权利要求1所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其特征在于，所述线性移动模块和所述转向模块之间设置有导光臂。
5.根据权利要求1所述的振镜式三维激光模具型腔曲面蚀纹机，其特征在于，所述激光器为光纤激光器，所述光电耦合器为光纤光电耦合器。
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