[实用新型]一种用于激光加工中激光工作距离的测量工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于激光加工中激光工作距离的测量工具，属于激光加工领域。

背景技术

激光熔覆技术中，同轴送粉由于没有方向性的限制，应用较多。以前的同轴送粉由于距离喷嘴较近，在高温下粉体容易堵塞喷嘴。为了解决该问题，最后通过粉末汇聚性试验、粉末粒子反弹试验、粉末利用率试验等选取了最佳的粉末管倾斜角度，设计了四孔式同轴送粉喷嘴。四孔式同轴送粉最大的特点是四个送粉管沿激光束通道外围轴向分布，粉末由四个送粉管送出，汇聚到型腔外离喷嘴有一定距离的轴线上的某一点，暂时称为交点。同样的一束平行的激光束通过透镜也是汇聚在轴线上的某一点。在激光熔覆中为了获得较高的激光能量密度和提高粉末的利用率，较为理想的熔覆工艺是四孔式同轴送粉的粉体交点和激光束的焦点能够尽可能的重合，在此称之为汇聚点，将汇聚点到熔覆头(也可称激光头)端部的距离称为激光工作距离。

激光熔覆中的激光工作距离对激光熔覆的质量有着很重要的影响。在实际应用中，激光工作距离在不同的加工工艺条件下不一样，为了达到最佳的加工质量，实际加工之前会通过一系列的试验方法得出最佳激光加工距离。在激光熔覆中，为了防止激光反射烧坏熔覆头和获得较好的熔覆质量，在激光熔敷中会调整熔覆头与工件成一定夹角(激光头倾角)，在激光焊中同样为了保护激光头和获得较好的焊接质量，使得激光头与焊接行走路径始终保持一定的夹角。这就导致由于空间位置的限制，一般的测量工具难以准确测量激光工作距离。确定最佳激光工作距离后，在实际激光熔覆中需将激光束的焦点调整到与粉体的交点重合的汇聚点处(也即调整激光头到工件表面距离为最佳激光工作距离)，再通过微调焦距获得合适的光斑直径，但是如何将汇聚点精确调整到熔覆工件表面是现有技术的一个难点。如果无法保证熔覆时的激光束的焦点与粉体的交点的汇聚点刚好在熔覆工件的表面，熔覆粉体材料的利用率就会很低，更重要的是难以保证每次熔覆时的熔覆质量。在激光焊中，如果无法保证激光束的焦点汇聚在加工件的表面，也无法保证激光焊接质量。

为了保证激光焊接质量和激光熔覆质量、提高激光熔覆效率，现多采用机械手来控制激光头的行走路径。而机械手在编成控制行走路径时运用最多的是示教式。通过人为控制让机械手在空间内捕捉一些特殊点(其中汇聚点是机械手示教式编程中要捕捉的一个空间位置特殊点)，然后通过一定的速度和轨迹连接这些特殊点，即可完成行走路径的编成。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于激光加工中激光工作距离的测量工具。该测量工具可精确快速地测量激光熔覆或者激光焊中的激光工作距离，也可以精确地用于激光头空间位置的辅助定位，提高激光熔覆和激光焊的加工质量。

本实用新型实现其发明目的所采取的技术方案是：一种用于激光加工中激光工作距离的测量工具，包括基座，角度卡尺、高度卡尺、高度量爪和基准量爪；

所述角度卡尺包括固定于基座上的角度主尺、可在角度主尺上滑动的角度游标和可将角度游标固定于角度主尺上任意位置的锁紧头；

所述高度卡尺包括中部与角度游标固定连接、端部通过可转动连杆轴与基座连接的高度主尺、可在高度主尺上滑动的高度游标和可将高度游标固定于高度主尺上任意位置的定位螺钉；

所述高度游标上设置有高度量爪更换装置，所述高度量爪的一端通过高度量爪更换装置与高度游标可拆卸连接，高度量爪的另一端设置有引导光斑通孔；所述基座上在高度量爪更换装置的同侧设置有基准量爪更换装置，所述基准量爪的一端通过基准量爪更换装置与基座可拆卸连接，基准量爪的另一端设置有引导光斑定位孔。

本实用新型的工作过程如下:

第一步，在进行激光焊或激光熔覆之前，将测量工具放置在工件上面，将高度量爪通过高度量爪更换装置安装于高度游标上，将基准量爪通过基准量爪更换装置安装于基座上。此处选择长度合适的高度量爪和基准量爪，高度量爪上设置的引导光斑通孔和基准量爪上设置的引导光斑定位孔的连线与角度主尺的平面平行。

第二步，使高度量爪和基准量爪在长度方向上平行，并保持基准量爪的长度方向与激光加工的起始路径垂直，让激光头的引导光斑照射在基准量爪上引导光斑定位孔中心位置。然后在角度主尺上面转动角度游标连同一体的高度主尺和高度主尺上的高度量爪，让引导光斑同时也穿过高度量爪上的引导光斑通孔中心，这时角度游标的刻度即为现在激光头所处位置的倾角的角度值，同时锁紧制动头。