[其他]光旋转式激光热处理加工机

说明书

一种激光热处理设备

目前世界各国解决缸体内表面早期磨损的技术途经，均采用镶缸套的办法解决，其中最先进的技术是进年来出现的用激光硬化缸套的新工艺。早在1978年美国首先利用激光硬化狄塞尔发动机缸套内表面，并获得专利，其后在78－83年日本一个内燃机配件厂－帝国活塞环厂亦申请几项类似的专利。

利用激光对缸套内表面进行热处理，然后再将缸套镶到缸体上，这种办法主要缺点是：缸体和缸套需要分别加工，然后再组装到一起，加工工序多而复杂，在国外生产这种缸套往往需要单独建厂生产，投资多，成本高。

另外加镶缸套必然要加大缸体的孔径、孔距，体积不易减小，重量不易减轻。同时铸件本身由于缸孔与缸孔之间的壁薄，而使铸件废品率提高。

为了克服以上缺点，取消预制和镶嵌缸套的繁锁办法，本实用新型提供了一种能使激光束旋转的“光旋转式激光热处理加工机”。利用该机处理缸体内表面，既不需要旋转缸体，也不需要预制和镶嵌缸套，可直接利用旋转的激光束实现对缸体内表面不同部位的扫描处理。利用本实用新型处理缸体内表面，简化了工艺，方便了操作，降低了成本，节省了能源，提高了效率。

该机由床身、工作台和旋转导光机构构成。旋转导光机构有直流电机、蜗轮、蜗杆，在蜗轮中心安装一空心轴，轴的一端装有聚焦透镜，另一端装有和空心轴同心的导光筒，导光筒内装有与轴线呈45度的反射镜。沿空心轴线方向射来的激光束通过聚焦透镜，达到反射镜面，如反射镜采用凹面聚焦反射镜则可不用聚焦透镜，激光束可直接射到凹面反射镜上，在镜面上形成和原传播方向呈90度角的反射。反射镜随空心轴、导光筒旋转，反射光束就随反射镜旋转，从而实现对工件加工部位的扫描，达到激光硬化处理缸体内表面的目的。

空心轴的旋转速度，由调压器控制直流电机实现无级变速。

另外，本实用新型在旋转导光机构内还配有冷却装置和净化装置。各工序可由微机控制。

下面结合附图详细阐述本实用新型的具体结构。

图1是光旋转式激光热处理加工机的正面视图。

图2是光旋转式激光热处理加工机的侧面视图。

图3是导光系统剖视图。

结合图1、图2说明光旋转式激光热处理加工机的组成。

〔22〕是电器控制部分，〔23〕是气动光栏系统，〔24〕是旋转导光机构，〔25〕是三维移动工作台，〔26〕是工作台直流电机调压变速机构。〔33〕是旋转导光系统直流电机，〔34〕是被加工件，〔35〕是二氧化碳激光束，〔36〕是氦氖激光束（可见光），〔37〕是床身。

激光束〔35〕与旋转导光系统的旋转轴线重合。被加工件〔34〕放在三维工作台〔25〕上，并加以固定。在激光处理之前，气动光栏〔23〕遮住激光束〔35〕，此时氦氖激光〔36〕调准处理位置，同时工作台〔25〕进给，气动光栏〔23〕打开，激光束在旋转导光机构中，聚焦后从反射镜上打到工件表面上进行激光处理。激光处理完毕，工作台快速退回，此时启动变速机构〔26〕使被加工件〔34〕移位，然后加工第二个缸孔。

用该光旋转式激光热处理加工机处理工件，可进行环形螺旋扫描，也可进行直线进给扫描。

下面结合图3详细说明旋转导光系统结构。

该旋转导光系统由调压无级变速直流电机〔33〕，通过齿轮、蜗杆〔7〕、蜗轮〔5〕带动空心轴〔6〕旋转，导光筒〔17〕随空心轴〔6〕同步旋转，聚焦透镜〔1〕放在镜座〔2〕内，用螺纹压套〔4〕压紧，这样装拆非常方便，人手可不接触透镜〔1〕，装配时连镜座放进旋转空心轴〔6〕筒内，外用螺母〔3〕压紧，以防止旋转时镜座与透镜松动，螺母〔3〕数量为两个，中心有通孔，以便激光通过，反射镜〔15〕固定在导光筒〔17〕内的一端，与旋转轴线成45度角，并随导光筒〔17〕旋转。

旋转空心轴〔6〕的外旋转面有〔9〕、〔10〕、〔27〕三个深浅不一的水、气沟槽。其中〔9〕、〔10〕为水道，〔27〕为气道。水道与透镜的间壁厚为6毫米，以达到水冷的目的。在〔9〕〔10〕水道两侧的旋转主轴表面上装有两个环形蜜封圈〔8〕，以达到在主轴旋转时对冷却水的密封作用。气道〔27〕底面钻有气孔〔32〕与导光筒〔17〕相通，工作时通入气体形成正压，净化冷却透镜，从导光筒末端反射镜〔15〕的出光孔〔37〕放气，其作用不仅净化冷却了末端反射镜〔15〕，同时防止处理时的烟尘污染反射镜镜面。