[发明专利]一种变直径工件步进激光毛化方法

说明书

本发明实施例涉及一种变直径工件步进激光毛化方法，包括：基于变直径工件的中心水平面建立直角坐标系；从所述直角坐标系中确定毛化起始位置以及毛化结束位置；确定从所述毛化起始位置至所述毛化结束位置的毛化轨迹；根据所述毛化轨迹对所述变直径工件进行毛化。由此，本申请实施例通过产生一致的微坑形状、运动速率、面密度和线密度，从而能保证激光毛化形貌特征的一致性；另外，本申请实施例也可产生可变的微坑形状、运动速率、面密度和线密度，从而获得有变化的激光毛化形貌特征，以适应多样的需求。

技术领域

本发明实施例涉及激光毛化领域，尤其涉及一种变直径工件步进激光毛化方法。

背景技术

目前的激光毛化方法，如专利《轧辊表面激光毛化处理方法》(200910115940.4)，毛化时工件恒速旋转，聚焦头恒速移动；如专利《具有可控分布毛化点的辊类表面毛化激光加工系统》(00128273.5)，圆周线上的毛化微坑数量相等。对于恒定直径的工件，相同光脉冲作用产生的毛化微坑，其形状、运动速率和面密度(单位面积的微坑数)和线密度(单位长度的微坑数)基本一致，能保证毛化的一致性。

激光毛化因能产生特殊的形貌，有独特的作用，其应用领域不断扩大。目前，凸度辊、S形辊、螺纹辊、钢管内壁等变直径工件也提出了毛化的需求。通过联动或增加自动跟踪系统，使聚焦头与辊面的距离恒定，现有的激光毛化方法也可用于直径变化不大的工件的毛化。

在进行变直径工件的激光毛化时，因不能保证聚焦光束的中心线与工件作用面的角度是恒定的，相同光脉冲作用产生的毛化微坑，其形状不一致；因工件恒速旋转和聚焦头恒速移动，圆周线上的毛化微坑数量相等，不同直径圆周线上的毛化微坑，其运动速率、面密度和线密度等不一致。这些因素影响了毛化的一致性。如果工件的直径变化很大，这种毛化的不一致性就无法满足需要。

针对变直径工件激光毛化存在的问题，如果能规避现有激光毛化方法的不足，控制激光毛化的一致性，对推广激光毛化技术的应用有重要意义。

发明内容

本发明实施例提供了一种变直径工件步进激光毛化方法，可以适用于产生光脉冲的激光器。该方法包括以下步骤：

基于变直径工件的中心水平面建立直角坐标系；

从所述直角坐标系中确定毛化起始位置以及毛化结束位置；

计算从所述毛化起始位置至所述毛化结束位置的毛化轨迹；

根据所述毛化轨迹对所述变直径工件进行毛化。

在一个可能的实施方式中，所述基于所述直角坐标系确定毛化起始位置，包括：

确定母线方程；

根据所述母线方程确定所述毛化起始位置以及毛化结束位置；

其中，所述母线方程如下式：

F(z,x)＝0

式中，z为所述变直径工件的中心水平面轴向坐标，x为所述变直径工件的中心水平面径向坐标。

在一个可能的实施方式中，所述计算从所述毛化起始位置至所述毛化结束位置的毛化微坑数量之前，所述方法还包括：

基于所述直角坐标系设置第一移动轴，第二移动轴以及旋转轴，其中所述旋转轴的轴线与所述中心水平面垂直。

在一个可能的实施方式中，所述毛化轨迹包括多个同心圆。

在一个可能的实施方式中，所述计算从所述毛化起始位置至所述毛化结束位置的毛化轨迹，包括：

计算从所述毛化起始位置至所述毛化结束位置所有同心圆的毛化参数；

根据所述所有同心圆的毛化参数得到所述毛化轨迹。