一種激光器固定裝置及利用該裝置實現溫度自適應的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種激光器固定裝置及利用該裝置實現溫度自適應的方法。
【背景技術】
[0002]激光加熱輔助銑削技術是將一束高能激光束照射在材料去除區域，短時間內提高工件材料的局部溫度，改變了材料的切削性能，之后采用刀具進行加工。通過對材料加熱，提高材料的塑性，使屈服強度降低到斷裂強度以下，降低切削力，減小刀具磨損，降低切削振顫，從而達到提高加工效率，降低成本，提升加工表面質量的目的。
[0003]精準的溫度控制是激光加熱輔助銑削的基礎。而精準的溫度控制取決于激光的加工功率及掃描速度。激光加熱輔助切削過程中溫度的控制尤其重要，不同的零件加工過程中所需溫度不同，同一零件加工不同位置時所需的溫度也是不同的。切削區域溫度過高材料將會被燒蝕，影響工件表面質量，而溫度過低則影響加熱輔助銑削效果，所以，準確的瞬時溫度控制成為激光加熱輔助切削過程的關鍵因素。
[0004]激光器輸出功率的波動導致切削溫度的變化，影響零件的加工質量。尤其是在加工大型工件時，加工時間長，激光功率波動較大，從而導致切削溫度不穩定，嚴重影響表面質量。現有的激光加熱輔助銑削過程中，溫度的控制主要是由人工監視，效果比較差。
【發明內容】
[0005]本發明為了解決現有激光輔助切削過程中切削溫度不穩定，從而嚴重影響表面加工質量的問題，進而提出一種激光器固定裝置及利用該裝置實現溫度自適應的方法。
[0006]本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是:
[0007]—種激光器固定裝置包括底座、回轉機構、伸展機構、調整機構和發射機構，發射機構、調整機構、伸展機構和回轉機構由前至后依次設置，回轉機構設置在底座上，
[0008]回轉機構包括回轉座、回轉臺和第一回轉電機，回轉座固接在底座上，回轉臺設置在回轉座的上端面上，回轉臺與回轉座之間轉動連接，第一回轉電機豎直設置在回轉臺上，第一回轉電機的殼體與回轉臺固接，第一回轉電機的轉軸與回轉座連接，
[0009]伸展機構包括第二回轉電機和第一液壓缸，第一液壓缸與回轉臺通過第二回轉電機之間轉動連接，第二回轉電機水平設置，第二回轉電機的殼體與回轉臺固接，第二回轉電機的轉軸與第一液壓缸缸體的豎直側壁垂直固接，
[0010]調整機構包括第三回轉電機、第四回轉電機和連接殼體，連接殼體包括內殼體和外殼體，內殼體與外殼體之間通過第四回轉電機轉動連接，第四回轉電機設置在連接殼體的后端面上，第四回轉電機的殼體與外殼體固接，第四回轉電機的轉軸與內殼體固接，連接殼體與第一液壓缸通過第三回轉電機之間轉動連接，第三回轉電機水平設置，第三回轉電機的殼體與第一液壓缸桿體的豎直側壁垂直固接，第三回轉電機的轉軸與連接殼體的外殼體的側壁固接，
[0011]發射機構包括連接端面、第五回轉電機、第二液壓缸、激光發射器、多個轉動軸和多個紅外線感應器，連接端面的后端面與內殼體的前端面固接，連接端面的前端面的中部通過第五回轉電機垂直連接有第二液壓缸，第五回轉電機水平設置，第五回轉電機的殼體與連接端面固接，第五回轉電機的轉軸與第二液壓缸的缸體固接，第二液壓缸的桿體的前端固接有激光發射器，連接端面的前端面上沿圓周方向均布鉸接有多個轉動軸，每個轉動軸的前端分別鉸接有一個紅外線感應器。
[0012]—種利用激光器固定裝置實現溫度自適應的方法，所述方法包括如下步驟:
[0013]步驟一:建立溫度數據庫:首先建立切削熱模型，采用有限元方法建立激光加熱輔助銑削熱模型，將激光加熱輔助銑削熱模型的數據通過有限元分析進行來數據的網格劃分，確定仿真數據庫的溫度數據信息，將計算得到的信息存入公共機的數據庫中，建立溫度數據庫；
[0014]步驟二:溫度監測:利用激光器固定裝置中的激光發射器進行激光加熱輔助銑削，在銑削的同時，通過多個紅外線感應器對被切削部位的周邊的溫度進行實時監測；
[0015]步驟三:信息反饋:將多個紅外線感應器監測到的溫度信息反饋到公共機中，與溫度數據庫中的溫度進行比較，得出溫度差；
[0016]步驟四:調整電流:將溫度差通過轉換器轉換為電信號，通過電信號調整可變電阻阻值的大小，改變激光發射器的電流大小，從而調整激光發射器的輸出功率，改變被切線部位及其周邊的溫度值，完成溫度的自適應。
[0017]本發明與現有技術相比包含的有益效果是:
[0018]1、本發明的激光器固定裝置中設有多個紅外線感應器，可對被加工工件的表面進行實時監測；
[0019]2、本發明的激光器固定裝置中通過設置回轉機構、伸展機構、調整機構和發射機構來實現激光發射器在三維空間上的移動和調整，使其運動更加靈活便捷，易于掌控；
[0020]3、本發明的激光器固定裝置中紅外線感應器具有兩個自由度，可以根據需要隨時調整紅外線感應器的位置和角度，能夠準確的進行溫度檢測；
[0021 ] 4、本發明的溫度自適應方法通過改變激光功率來自動改變激光加熱輔助切削過程中溫度的變化，自適應過程更加靈敏便捷；
[0022]5、本發明的溫度自適應方法中激光功率根據加工溫度差自適應地改變，可以得到工件不同加工位置的激光功率，根據不同需要隨時進行溫度的調整；
[0023]6、本發明的溫度自適應方法利用有限元模型確定模擬仿真數據庫，建立準確的工件加工過程溫度數據模型，使溫度的比對更加精確，溫度的控制更加精準。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明中激光器固定裝置的整體結構示意圖；
[0025]圖2是圖1的俯視圖；
[0026]圖3是本發明中發射機構的整體機構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]【具體實施方式】一:結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述一種激光器固定裝置包括底座1、回轉機構、伸展機構、調整機構和發射機構，發射機構、調整機構、伸展機構和回轉機構由前至后依次設置，回轉機構設置在底座I上，
[0028]回轉機構包括回轉座2、回轉臺3和第一回轉電機4，回轉座2固接在底座I上，回轉臺3設置在回轉座2的上端面上，回轉臺3與回轉座2之間轉動連接，第一回轉電機4豎直設置在回轉臺3上，第一回轉電機4的殼體與回轉臺3固接，第一回轉電機4的轉軸與回轉座2連接，
[0029]伸展機構包括第二回轉電機5和第一液壓缸6，第一液壓缸6與回轉臺3通過第二回轉電機5之間轉動連接，第二回轉電機5水平設置，第二回轉電機5的殼體與回轉臺3固接，第二回轉電機5的轉軸與第一液壓缸6缸體的豎直側壁垂直固接，
[0030]調整機構包括第三回轉電機7、第四回轉電機8和連接殼體9，連接殼體9包括內殼體9-1和外殼體9-2，內殼體9-1與外殼體9-2之間通過第四回轉電機8轉動連接，第四回轉電機8設置在連接殼體9的后端面上，第四回轉電機8的殼體與外殼體9-2固接，第四回轉電機8的轉軸與內殼體9-1固接，連接殼體9與第一液壓缸6通過第三回轉電機7之間轉動連接，第三回轉電機7水平設置，第三回轉電機7的殼體與第一液壓缸6桿體的豎直側壁垂直固接，第三回轉電機7的轉軸與連接殼體9的外殼體9-2的側壁固接，
[0031]發射機構包括連接端面10、第五回轉電機11、第二液壓缸12、激光發射器15、多個轉動軸14和多個紅外線感應器16，連接端面10的后端面與內殼體9-1的前端面固接，連接端面10的前端面的中部通過第五回轉電機11垂直連接有第二液壓缸12，第五回轉電機11水平設置，第五回轉電機11的殼體與連接端面10固接，第五回轉電機11的轉軸與第二液壓缸12的缸體固接，第二液壓缸12的桿體的前端固接有激光發射器15，連接端面10的前端面上沿圓周方向均布鉸接有多個轉動軸14，每個轉動軸14的前端分別鉸接有一個紅外線感應器16。
[0032]【具體實施方式】二:結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述轉動軸14與連接端面10之間通過第一雙頭螺柱13連接，紅外線感應器16與轉動軸14之間通過第二雙頭螺柱17連接，第一雙頭螺柱13與第二雙頭螺柱17垂直設置。本實施方式中未公開的技術特征與【具體實施方式】一相同。
[0033]【具體實施方式】三:結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式所述內殼體9-1與外