[发明专利]激光加工喷油器的喷油板零件上的微细喷油斜孔的装置

说明书

技术领域

本发明属于激光微细加工领域，具体涉及一种在喷油器的喷油板上进行激光加工微细喷油斜孔的装置及方法。

背景技术

喷油器的喷油孔直径微小，符合欧III～欧VI排放标准的喷油孔直径在0.08mm～0.17mm，为了获得较好的喷油雾化效果，喷油器的喷油板零件上一般设计多个斜孔作为喷油孔。

采用微细钻头钻削加工喷油板零件上的微细斜孔存在很多问题，喷油板零件材料为不锈钢(SUS 304)，查切削用量两手册可知，如果采用硬质合金钻头钻孔，其最佳切削速度范围为70～90m/min，根据切削速度与主轴转速的关系v_c＝πdn/1000可知，当钻头直径0.1mm时，钻头的转速要求达到222817～286479r/min才能获得最佳的切削效果，如果采用高速钢钻头钻孔，其最佳切削速度范围为20～35m/min，钻头的转速要求达到63662～111408r/min才能获得最佳的切削效果，因此一般钻床很难达到这么高的转速。另外钻削加工微细斜孔使得钻头受到较大的径向切削力，导致刚度和强度较低的微细钻头很容易弯曲和折断。钻孔后在工件孔口边沿产生的毛刺也很难去除。

放电加工(EDM)也称电火花加工是一种特种加工方法，通过工具电极与被加工工件之间的放电产生电火花烧蚀去除材料，存在的缺陷是加工效率较低、工具电极损耗快、所加工微孔表面由微蚀坑叠加构成，呈桔皮状，因此表面质量较低。

上述分析表明，用传统的钻孔方法和EDM方法加工喷油器的微细喷油斜孔存在很多问题，加工效率和加工质量低。

在文件【201310339845.9】中公开了一种汽车喷油器微细喷油孔飞秒激光高效精密加工装置及方法，但是该专利只是提出将激光器输出的激光束分为多光束实现喷油器微孔并行加工的一种新方法，没有给出工作台装置的具体结构,以及如何实现工件的安装和激光器与工作台的配合的具体装置并没有给出。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种激光加工喷油板零件上的微细喷油斜孔的装置及方法，具有零件装夹方便、孔的倾斜角度精确可调、高效快捷等优点。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种激光加工喷油器的喷油板零件上的微细喷油斜孔的装置，包括机身，所述的机身上设有用于微孔加工的激光加工单元和用于承载待加工件且能沿着机身在水平面内来回滑动的工作台，所述的激光加工单元在驱动装置的驱动下沿竖直方向上下运动；所述的工件台在驱动装置的驱动下能在机身上方的空间内任意倾斜同时能在竖直平面内的任一位置旋转360度；且所述的激光加工单元与工件台在各自驱动装置的驱动下相互配合实现对喷油板零件上的微细喷油斜孔的加工。

所述的机身包括机架，所述的机架的侧面安装有门、窗，其内部被不锈钢板分割成不同的空间，其底部安装有万向轮和调整螺栓，机身是整个装置的支撑部件。

所述的机架呈框架结构，由4条不锈钢方管和上中下三块不锈钢钢板焊接而成，位于中间的钢板将整个机架内部分成两格，上格用于安放电路主板，下格用于安放激光器，底面的钢板功能是支撑激光器等元器件。

所述激光加工单元包括一个光纤激光器，在所述的光纤激光器的头部安装一个激光头；其主要功能是输出聚焦激光用于微孔加工。所述的光纤激光器为准连续光纤激光器，设有8寸液晶显示屏，可通过触摸设定激光脉冲宽度、重复频率和编辑输出波形。并带有三个控制按钮，分别为急停、启动、停止功能。

所述的激光头包括准直透镜、聚焦透镜和壳体，准直透镜和聚焦透镜固定在壳体内，壳体与横梁一端连接；其功能是将激光器输出的激光束进行准直和聚焦获得能量密度极高的聚焦光斑。

所述激光加工单元的驱动装置包括一个垂直固定在机身顶部的立柱，所述的立柱内安装有一个丝杠，所述的丝杠的顶部与一个手轮连接，所述的丝杠上旋转螺母通过一个横梁与光纤激光器固定连接；转动手轮时丝杠一起转动，丝杠转动推动螺母沿着Z轴上下直线移动调整激光头加工时的高度。

所述的立柱由不锈钢板焊接成中空结构，后侧面开口，以便放置激光器的光纤等，立柱下端焊接有定位板，定位板四个角处加工出四条T形槽，通过螺栓与机身连结在一起，T形槽可以用于调整激光头与喷油板零件在Y轴方向的位移。