一種激光去毛刺設備的制作方法

本實用新型涉及一種激光去毛刺設備。

背景技術：

在金屬工件加工成型的各工藝過程中，在工件的表面交界處往往會出現各種尖角、毛邊等不規則的金屬部分，即毛刺。毛刺的存在對于工件而言是一種加工缺陷，需要通過去除毛刺的加工工序將其去除。

去除毛刺的過程既需要花費大量的時間，也會造成工件加工成本的上升。為實現高效率的去除工件上的毛刺，各種去毛刺方法也應運而生，常見的有滾筒研磨法、高溫去毛刺、 機械刷去毛刺、擠壓珩磨去毛刺、磁力研磨法、水噴射去毛刺等方法。而近年來，隨著激光技術的迅猛發展，采用激光來去除工件上的毛刺也受到了越來越多的關注與應用。

激光去毛刺技術的基本原理是，利用激光具有強度高、能量密度大、聚焦性強、方向性好的特點，從激光器發出的激光束經過光學裝置，使激光束聚焦成不同直徑的光斑，對零件上的毛刺進行掃描，從而使毛刺熔化、氣化，最終使毛刺去除，其具有效率高、適用范圍廣等優點。對于不同尺寸的毛刺，則可以通過控制不同直徑的激光束聚焦光斑，調整激光的能量密度，最終達到去除毛刺的目的。

然而，現有技術中，采用激光設備對工件進行去毛刺處理加工時，通常均是通過改變激光工作頭的運動軌跡，從而使其沿著工件上毛刺的軌跡進行去毛刺處理，這樣不僅造成處理工藝的復雜化，加工效率也較低，成本相對也較高。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種結構簡單且能夠實現高效率去毛刺加工的激光去毛刺設備。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種激光去毛刺設備，用于去除待加工工件表面的毛刺，所述設備包括機座、設于所述機座上用于放置所述待加工工件的工作臺、用于將多個所述待加工工件逐個地傳送至上料工位的傳料裝置、用于將所述上料工位處的所述待加工工件轉移至所述工作臺上的上料裝置、用于對所述工作臺上的所述待加工工件進行翻轉重新定位的翻轉定位裝置，所述設備還包括至少具有激光工作頭的激光加工裝置，所述激光工作頭位于所述工作臺的上方以按照設定掃描路徑對所述待加工工件的上側部進行掃描去毛刺處理。

優選地，所述工作臺沿X向、Y向位置可調地設置在所述機座上，所述機座與所述工作臺之間設有X-Y向驅動機構；所述激光工作頭與所述工作臺之間沿豎直方向距離可調地設置。

優選地，所述待加工工件具有多個可置放在所述工作臺上的放置面，所述翻轉定位裝置將所述待加工工件翻轉時使得所述待加工工件支撐在所述工作臺上的所述放置面發生轉換。

進一步地，所述翻轉定位裝置包括用于抓取所述待加工工件的夾爪、用于驅使所述夾爪升降以及驅使所述夾爪在豎直平面內旋轉的翻轉驅動裝置。

更進一步地，所述翻轉定位裝置還包括用于驅使所述夾爪沿X向、Y向、Z向運動的X-Y-Z向驅動機構。

優選地，所述傳料裝置包括傳送帶，多個所述待加工工件沿所述傳送帶的前后傳送方向間隔地放置在所述傳送帶上，所述的上料工位位于所述傳送帶的前端部。

進一步地，所述上料裝置包括用于從所述傳送帶上所述上料工位夾取所述待加工工件的夾持件、用于驅使所述夾持件沿Y軸及Z軸運動的Y-Z向驅動機構。

優選地，所述激光加工裝置還包括用于發出激光束的激光器，所述激光工作頭內設有掃描振鏡以將所述激光器產生的激光束按照設定掃描路徑輸出。

由于上述技術方案的運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：本實用新型的激光去毛刺設備，其結構簡單，加工效率高，成本也較低，能夠滿足目前大部分零件的激光去毛刺處理加工的要求。

附圖說明

附圖1為本實用新型實施例中待加工工件—渦輪殼的立體圖；

附圖2為本實用新型一實施例中的去毛刺設備的整體結構示意圖；

附圖3為附圖2的去毛刺設備去除外罩后的結構示意圖；

附圖4為附圖2的去毛刺設備中工作臺裝置的結構示意圖；

附圖5為附圖2的去毛刺設備中傳料裝置的結構示意圖；

附圖6為附圖2的去毛刺設備中上料裝置的結構示意圖；

附圖7為附圖2的去毛刺設備中翻轉定位裝置的結構示意圖；

其中：10、待加工工件—渦輪殼；1a、1b、2a、3a、待去毛刺部位；

1、機座；2、傳料裝置；21、傳送帶；

3、上料裝置；31、夾持件；32、Z向驅動機構；33、Y向驅動機構；

4、工作臺裝置；41、工作臺；42、Y向驅動機構；43、X向驅動機構；44、Y向電機；45、X向電機；

5、翻轉定位裝置；51、夾爪；52、旋轉座；53、旋轉電機；54、升降座；55、X向驅動機構；56、X向電機；57、Y向驅動機構；58、Y向電機；

6、激光加工裝置；61、激光工作頭。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例來對本實用新型的技術方案作進一步的闡述。

參見圖1所示為本實施例中需要去毛刺加工的渦輪殼10，其通過鑄造而成，且具有多個加工面，在相鄰的兩個加工面相接的位置處往往是毛刺產生和聚集的位置，該相鄰的兩個加工面相接的位置也就形成了需去除毛刺的部位，如圖1中的1a、1b、2a、3a處。在不同的加工面之間相接的交線也就形成激光加工去毛刺時激光束掃描的掃描軌跡，如1a、1b、2a、3a處的輪廓線即為相應的掃描路徑。

參見圖2、圖3所示為本實施例的激光去毛刺設備，其包括機座1、設于機座1上用于放置待加工工件的工作臺41、用于將多個待加工工件逐個地傳送至上料工位的傳料裝置2、用于將上述上料工位上的待加工工件轉移至工作臺41上的上料裝置3、用于對工作臺41上的待加工工件進行翻轉重新定位的翻轉定位裝置5，該設備還包括至少具有激光工作頭61的激光加工裝置6，激光工作頭61位于工作臺41的上方以按照設定的掃描路徑對待工件的上側部進行掃描去毛刺處理。

參見圖5所示，傳料裝置2包括傳送帶21，多個待加工的渦輪殼10沿傳送帶21的傳送方向間隔地排布的傳送帶21上，此處該傳送帶21的傳送方向沿前后方向設置，上料工位位于傳送帶21的前端部。

參見圖6所示，上料裝置3包括用于從傳送帶21上的上料工位夾取渦輪殼10的夾持件31、用于驅使夾持件31沿Y向及Z向運動的Y-Z向驅動機構。具體地，該上料裝置3設置于上料工位的一側，Y-Z向驅動機構包括用于驅使夾持件31升降的Z向驅動機構32和用于驅使夾持件及Z向驅動機構32共同沿Y向運動的Y向驅動機構33。當待加工的渦輪殼10被傳送帶21傳送至其前端部的上料工位時，夾持件31先移動至上料工位的上方，然后下降并夾持渦輪殼10后上升，接著沿Y向將夾持件31移動至工作臺41的上方，再降下夾持件31將渦輪殼10放至工作臺41上。

參見圖4所示，該工作臺41沿X向、Y向位置可調地設置在機座1上，機座1與工作臺41之間設有X-Y向驅動機構，該X-Y向驅動機構具體包括Y向驅動機構42、Y向電機44、X向驅動機構43及X向電機45。激光工作頭61可升降地設置，從而能夠與工作臺41之間沿豎直方向距離可調整地設置，使得激光束能夠聚焦至渦輪殼10上的特定高度位置進行激光掃描去毛刺加工。在激光工作頭61在對渦輪殼10聚焦激光掃描加工的過程中，通過激光工作頭61沿Z軸的升降以及工作臺41沿X向、Y向的移動來調整兩者的相對位置，以實現精準聚焦掃描去毛刺加工。

參見圖1所示，本實施例中，待激光去毛刺處理的渦輪殼10，其具有多個可置放在工作臺41上的放置面，如其底面、頂面及右側面，通過其中一個面均可將渦輪殼10直接置放在工作臺41上進行定位，而不需要采用其他的夾持機構在激光去毛刺處理的過程中來對渦輪殼10進行夾持。而需要更換放置面時，則通過翻轉定位裝置5來實現。

參見圖7所示，該翻轉定位裝置5包括用于抓取待加工工件的夾爪51、用于驅使夾爪51升降以及驅使夾爪51在豎直平面內旋轉的翻轉驅動裝置，該翻轉定位裝置還包括用于驅使夾爪51沿X向、Y向及Z向運動的X-Y-Z向驅動機構。具體地，夾爪51安裝在旋轉座52上，通過旋轉電機53驅動旋轉座52旋轉；旋轉電機53安裝在升降座54上，該升降座54可沿Z向升降地設置，升降座54的下方設置有X向驅動機構55、X向電機56、Y向驅動機構57及Y向電機58而實現X向與Y向的移動。這樣可使得夾爪51精準地抓取渦輪殼10而將其翻轉后重新放置至工作臺41上。

激光加工裝置6還包括用于發出激光束的激光器（圖中未示出），激光工作頭61內設有掃描振鏡（圖中未示出）從而能夠將激光器產生的激光束按照設定掃描路徑輸出。上述的掃描路徑是在激光去毛刺加工之前就設定于激光加工裝置6中的，加工時激光工作頭61按照上述掃描路徑輸出激光束便可對掃描到的部位進行去毛刺處理。而在設定上述掃描路徑時，用戶可根據待去除毛刺的渦輪殼10的三維圖形，直接獲取該渦輪殼10上需去除毛刺部位的輪廓圖形，然后根據該輪廓圖形，獲取用于激光束分別掃描去毛刺加工時的掃描路徑。

這樣，本實施例的激光加工設備在對渦輪殼10進行激光去毛刺加工時，按照如下工序實現：

參見圖2、圖3所示，待加工的渦輪殼10通過傳料裝置2的傳送帶21被傳送至前端的上料工位處，上料裝置3的夾持件31移動到上料工位的上方并夾取渦輪殼10，夾持件31與工作臺41進行X向與Y向位置的配合調整，使得夾持件31位于工作臺41的上方時，夾持件31將渦輪殼10放置至工作臺41上，該初始位置時，渦輪殼10通過其底面作為放置面而置放在工作臺41上的。

然后，激光工作頭61對渦輪殼10上正對其的上側部進行激光去毛刺加工，激光工作頭61聚焦至設定高度位置，然后對該高度位置下所有需要去毛刺處理的位置進行激光掃描，激光束沿該高度位置下的所有掃描路徑進行掃描；然后激光工作頭61再聚焦至下一高度位置，再對該高度位置下所有需去除毛刺部位所對應的掃描路徑進行依次掃描。此處，激光工作頭61先聚焦至與渦輪殼10頂面對應的高度位置時，激光束按照待去除毛刺部位1a的掃描路徑依次進行激光掃描去毛刺；然后，激光工作頭61下降并聚焦至下一高度位置，激光束按照待去除毛刺部位1b的掃描路徑依次進行激光掃描處理。如此，實現對渦輪殼10上側部的激光去毛刺處理。

接著，翻轉定位裝置5的夾爪51抓取工作臺41上的渦輪殼10，并將其沿豎直方向翻轉90°，使得其通過右側面作為放置面而重新定位在工作臺41上，激光工作頭61重新聚焦并對需去除毛刺的部位2a進行掃描去毛刺。如此，實現對渦輪殼10右側部的激光去毛刺處理。

再接著，翻轉定位裝置5的夾爪51再次抓取工作臺41上的渦輪殼10，再將其沿豎直方向翻轉90°，使其通過頂面作為放置面重新定位在工作臺41上，激光工作頭61重新聚焦并對需去除毛刺的部位3a進行掃描去毛刺。如此，實現對渦輪殼10底側部的激光去毛刺處理。

最后，翻轉定位裝置5的夾爪51再次抓取工作臺41上的渦輪殼10，使其翻轉180°復位后，將其直接送至下料工位；或者由上料裝置3上的夾持件31將工作臺41上已加工完成且已復位的渦輪殼10重新搬運至傳送帶21上進行下料。

以上僅是對諸如渦輪殼10等具有多個放置面的產品所作出的激光去毛刺設備。在對其他復雜零件的激光去毛刺加工時，則需要在激光去毛刺加工的整個過程中通過夾持機構來對待加工工件進行夾持定位，使其需要被激光去毛刺處理的側部正對激光工作頭61。

亦即，采用的激光去毛刺方法具體按照如下步驟進行：

（1）圖形預處理，根據待去除毛刺工件的三維圖像，獲取該工件上需去除毛刺部位的輪廓圖形；

（2）獲取掃描路徑，根據上述輪廓圖形，獲取用于激光束分別掃描去毛刺加工時的多個掃描路徑；

（3）定位工件，使得工件的其中一個側部正對激光加工裝置的激光工作頭；

（4）激光去毛刺，激光工作頭根據工件上與其正對的側部上所有的掃描路徑的軌跡進行激光掃描，實現對該側部的去毛刺處理；

（5）重新定位工件，使得工件的另一個側部正對激光工作頭，重復步驟（4），直至工件上所有的掃描路徑均被激光掃描，如此便實現對工件的激光去毛刺處理。

在上述步驟（1）與步驟（2）中，針對如鑄件等零件，可根據鑄件上的不同加工面之間相接的位置確定需去除毛刺部位，并獲取該去除毛刺部位的輪廓圖形，該輪廓圖形亦即不同加工面之間相接的交線所形成的，根據該輪廓圖形即可確定激光束掃描時的掃描路徑。

在步驟（3）、（4）中，通常激光工作頭設置在工件的上方，激光工作頭對工件上正對其的側部上的所有掃描路徑進行掃描加工時，激光工作頭按照待掃描的掃描路徑與激光工作頭之間的間距大小依次進行掃描處理。具體地，激光工作頭依次聚焦至不同高度位置，已分別對待加工側部上不同高度位置的掃描路徑進行激光掃描；當激光工作頭聚焦至某一高度時，激光工作頭對該側部上同一高度位置下的所有掃描路徑進行激光掃描。

在步驟（5）中，重新定位工件時可采用翻轉工件的方式，以使得工件的不同側部正對激光工作頭。

綜上，本實用新型的激光去毛刺設備中，在激光去毛刺的過程中，激光工作頭的位置基本不需變化，而進行對待去毛刺加工的工件進行重新定位，使得激光束對工件上正對激光工作頭的側部依次進行激光掃描加工，激光掃描時則按照預先獲取的掃描路徑進行掃描處理即可，其加工速度快，尤其適用于大批量零件的激光去毛刺處理，能夠有效地提高激光去毛刺加工的效率。該設備結構也很簡單，成本也較低，能夠滿足目前大部分零件的激光去毛刺處理加工的要求。

上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。