[发明专利]一种复合型电-激光加热辅助加工装置

说明书

本发明专利公开了一种复合型电‑激光辅助加工装置，包括激光头冷却系统、电接触电阻加热系统、自动机械夹爪位置调节机构、机械夹爪辅助机构；该激光头冷却系统包括水箱、活性炭过滤器、冷却管、循环水泵、冷热交换器；该电接触电阻加热系统包括自耦变压器、降压变压器、支柱式电流互感器、电流表、电压表、压力传感器、碳刷、绝缘层；该自动机械手位置调节机构包括丝杆、滑套、红外测距传感器、限位器、步进电机；该机械夹爪辅助机构包括驱动电机、专用机器人夹爪。本发明专利利用电接触加热切削原理和激光加热辅助切削技术相结合的方式，从而达到了改变材料的加工性能，达到减小刀具磨损、延长刀具使用寿命、增加加工质量及提高加工效率的目的。

技术领域

本发明涉及激光加热辅助切削技术领域，具体为一种复合型电-激光加热辅助加工装置。

背景技术

随着航空航天工业、兵器工业、化学工业、电子工业等行业的发展，对产品零部件材料的性能有了更高要求，同时也出现了各种高强度、高硬度、高脆性的工程材料。材料性能提高的同时给加工带来了困难。例如高温合金在高温下具有优良的热强度性能、热稳定性能及热疲劳性能，常温下加工刀具磨损严重、表面质量差。工程陶瓷强度高、耐磨损、抗腐蚀，目前通常采用磨削加工，生产效率低、成本高、加工几何形状受限。近年来出现的加热辅助切削技术是解决难加工材料加工的一种有效方法。目前常用的热源有等离子电弧、氧乙炔焰和激光等。与其他热源相比，激光光斑尺寸小、能量密度高，并在能量分布和时间特性上有很好的可控性，在加热辅助加工上得到越来越广泛的应用。

电接触电阻加热切削技术的原理是刀具与工件之间通大电流(120~180 A),借助刀具与工件之间的接触电阻发热，软化切削点材料,改善工件材料的切削性。通电加热辅助切削进行的车削试验，切削点温度可达1100℃。工件表面切削区域的温度由通过的电流大小和工件刀具的接触状态决定。通电加热可改善工件表面粗糙度，抑制积屑瘤和磷刺的生成，材料的加工硬化和残余应力减小。

为了解决难加工材料加工的问题，达到减小刀具磨损、增加加工质量及提高加工效率的目的。本发明专利提供了一种复合型电-激光加热辅助加工装置，将激光加热辅助切削技术和电接触电阻加热切削技术有机的结合起来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合型电-激光加热辅助加工装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种复合型电-激光加热辅助加工装置，其特征在于：包括激光头冷却系统、电接触电阻加热系统、自动机械夹爪位置调节机构、机械手辅助机构；激光头冷却系统包括水箱、过滤器、三通单向阀、冷却管、循环水泵、冷热交换器；所述水箱的顶部和底部分别设置了注水口和出水口,所述注水口和出水口的顶端螺纹连接有水箱盖，所述活性炭过滤器上端连接水箱，下端连接冷却管入水管；所述活性炭过滤器安装在保护外壳底部,两者通过螺钉连接；所述三通单向阀安装在冷却管入水管和冷却管出水管顶端螺纹连接,两个所述的三通单向阀安装方向相反，均采用逆时针安装；所述冷却管选用碳钢材质通过固定架固定在激光头上，所述冷却管与激光头接触的一侧形状为平板状，增加了与激光头的接触面积，提高了散热效率；所述的循环水泵及冷热交换器均安装在保护外壳底部。

所述的电接触电阻加热系统包括：自耦变压器、降压变压器、支柱式电流互感器、电流表、电压表、碳刷、压力传感器、绝缘层；所述的自耦变压器及降压变压器一端与碳刷连接，另一端与刀具连接；所述的支柱式电流互感器一侧接在降压变压器旁另一侧接在测量仪器电流表上；所述的碳刷安装在机械夹爪底部刚架内；所述机械夹爪底部刚架在其中间部位留有四个凹槽，凹槽背部用螺钉固定碳刷，方便了碳刷的安装与拆取；所述的压力传感器安装在机械夹爪底部刚架中间凹槽内；所述的压力传感器在碳刷底部；所述的碳刷在与工件接触受力后传出信号经过处理后控制电路系统的开闭，从而控制每个碳刷的相关通电。