一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備，包括有數(shù)控軋輥機(jī)床、數(shù)個(gè)激光器和數(shù)個(gè)激光加工頭、激光加工頭沿著軋輥的側(cè)母線作軸向勻速移動(dòng)，用數(shù)個(gè)隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器控制各自脈沖激光器產(chǎn)生數(shù)束無序脈沖激光束，聚焦后在軋輥表面加工出數(shù)條無重疊軌跡的螺旋線，兩個(gè)相鄰的螺旋線之間的間距小于激光斑點(diǎn)直徑值的150%，螺旋線的導(dǎo)程等于相鄰螺旋線的間距乘以螺旋線的根數(shù)所得到的數(shù)值，數(shù)個(gè)脈沖激光器跟隨各自隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器所發(fā)出的隨機(jī)變量，隨機(jī)改變數(shù)個(gè)激光脈沖束的占空比和頻率；通過本方案，可制作出真正符合無序化要求的軋輥，激光進(jìn)行加工軋輥表面無序毛面硬度高，生產(chǎn)成本低，無污染，大大提高了軋輥的過鋼量。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種毛化軋輥表面的加工設(shè)備，特別是涉及能產(chǎn)生各種不同的無序毛化“點(diǎn)”的一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備。
技術(shù)介紹
在目前的鋼鐵和有色金屬等工業(yè)生產(chǎn)中，常用的有三類生產(chǎn)毛化冷軋薄板的方法，第一類，采用噴丸技術(shù)毛化軋輥，再將其表面鍍鉻，用來進(jìn)行軋制板帶；第二類，采用電火花技術(shù)毛化軋輥，再將其表面鍍鉻，用來進(jìn)行軋制板帶；第三類，采用激光技術(shù)毛化軋輥，直接用于軋制板帶。由于鍍鉻對(duì)環(huán)境的污染很大，大多數(shù)廠家省卻了表面鍍鉻工藝，直接采用噴丸或電火花技術(shù)毛化軋輥，并直接用來軋制板帶，但這種半截式的方法使得軋輥的過鋼量大大·減少。在現(xiàn)有技術(shù)中采用第一類和第二類技術(shù)來生產(chǎn)毛化板表面的結(jié)構(gòu)是真正無序的麻面，而采用第三類技術(shù)，無論是C02激光毛化，還是YAG固體激光毛化生產(chǎn)毛化板表面的結(jié)構(gòu)均是有序的麻面，對(duì)于有序麻面方式生產(chǎn)出來的產(chǎn)品對(duì)光的折射具有方向性，這是由于毛化點(diǎn)的一致性決定的。在現(xiàn)有技術(shù)中，第一類噴丸技術(shù)由于粉塵污染，影響健康，且毛化的重復(fù)性很難再現(xiàn)，難以掌握；第二類電火花毛化技術(shù)制作價(jià)格非常之高、并且對(duì)環(huán)境有一定的油污污染；對(duì)于第三類激光技術(shù)毛化的軋輥，過鋼量要高于第一、第二類半截式方法毛化的軋輥，且軋制的鋼板，深沖性、延伸率也要高于第一類和第二類。在現(xiàn)有技術(shù)中，目前激光毛化設(shè)備毛化出的結(jié)果都有序的，不論是利用C02激光，還是利用YAG激光，不論是脈沖激光，還是通過機(jī)械方式將連續(xù)激光轉(zhuǎn)變成脈沖激光或通過聲光開關(guān)轉(zhuǎn)換成脈沖激光，不論是單加工頭的，還是多加工頭的，其毛化點(diǎn)的大小、形貌、排列基本是一致的，而且是有序的，因此，軋輥表面被毛化出的效果是一個(gè)有序布置的均勻點(diǎn)陣，當(dāng)軋輥軋制板帶時(shí)，通過轉(zhuǎn)印，板面紋理結(jié)構(gòu)也是有序排列的。而現(xiàn)在的汽車面板以及高檔家電產(chǎn)品的面板，不僅對(duì)鋼板的機(jī)械性能有要求，而且對(duì)鋼板表面的外觀也有要求，激光有序毛化板由于毛化“點(diǎn)”的形貌和排列整齊一致，板在光的照謝下，有某幾個(gè)角度反射強(qiáng)烈，最后導(dǎo)致在不同的角度觀察板面有不同的反射效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)旨在解決多頭激光無序毛化軋輥表面的加工問題，從而使得軋輥軋出來的鋼板表面的結(jié)構(gòu)呈無序的麻面，通過本技術(shù)中的加工設(shè)備，可以方便的生產(chǎn)出表面結(jié)構(gòu)為無序麻面的軋輥。并提高軋輥的過鋼量。為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備，包括有數(shù)控軋輥機(jī)床，所述軋輥利用數(shù)控軋輥機(jī)床使軋輥在機(jī)床頂尖的相向頂置下，圍繞著自身的中心軸線作勻速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，包括有數(shù)個(gè)激光器和數(shù)個(gè)激光加工頭、所述數(shù)個(gè)激光加工頭共同安裝在數(shù)控軋輥機(jī)床的小拖板上，所述每個(gè)激 光加工頭沿著軋輥的側(cè)母線作軸向均勻移動(dòng)，在軋輥表面加工出數(shù)條無重疊軌跡的螺旋線，在軋輥的軸向方向上，所述兩個(gè)相鄰的螺旋線之間的間距小于激光斑點(diǎn)直徑值的150%，所述每個(gè)螺旋線的導(dǎo)程等于相鄰螺旋線的間距乘以螺旋線的根數(shù)所得到的數(shù)值。所述機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速為每分鐘轉(zhuǎn)速為5 -300轉(zhuǎn)。所述每個(gè)激光加工頭上裝有距離跟蹤器和軋輥直徑測(cè)量裝置，在通過軋輥直徑測(cè)量裝置測(cè)量后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。所述數(shù)個(gè)隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器分別控制各自所對(duì)應(yīng)的激光器發(fā)出的脈沖激光，使其隨機(jī)無序地改變頻率和占空比，從而使得通過聚焦鏡的聚焦后，每個(gè)激光加工頭加工出的激光斑點(diǎn)，時(shí)而是圓點(diǎn)，時(shí)而橢圓點(diǎn)，時(shí)而是短點(diǎn)，時(shí)而是長(zhǎng)點(diǎn)，在軋輥圓周方向上的點(diǎn)間距，時(shí)而長(zhǎng)，時(shí)而短，間距也是無序的，從而使在軋輥上激光毛化過的地方變成毛化“點(diǎn)”，未毛化的過地方變成“空”，無序的毛化“點(diǎn)”和“空”排列出來的圖案也是無序的。在激光斑點(diǎn)的能量密度為l(Tl06W/cm2時(shí)，表層氣化，底層熔化，在離心力和輔助氣體的作用下，形成微凸臺(tái)和凹坑，由于“點(diǎn)”的形貌不一致，所以凸臺(tái)和凹坑的形貌也不一致，凸臺(tái)和凹坑對(duì)光的折射也不一致。采用上述技術(shù)方案后的有益效果是本技術(shù)一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備，通過本技術(shù)方案，可制作出直正符合無序化要求的軋輥，并生產(chǎn)出符合無序化要求的鋼板，采用激光進(jìn)行加工軋輥表面無序毛面硬度高，生產(chǎn)成本低，無污染，大大提高了轉(zhuǎn)輥的過鋼量。附圖說明圖I為本技術(shù)加工設(shè)備的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本技術(shù)加工后軋輥表面無序毛化有“點(diǎn)”和有“空”的效果圖。圖3為本技術(shù)加工后軋輥表面無序毛化有“點(diǎn)”和無“空”的效果圖。圖4為本技術(shù)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I軋棍、2激光加工頭、3激光束、4脈沖激光器、5隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器、6機(jī)床頂尖、7床頭、8-卡盤、9軋輥、10尾座、11數(shù)控軋輥機(jī)床。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。本技術(shù)中，一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備，包括有數(shù)控軋輥機(jī)床11，所述軋輥I利用數(shù)控軋輥機(jī)床11使軋輥I在機(jī)床頂尖6的相向頂置下，圍繞著自身的中心軸線作勻速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，包括有兩個(gè)脈沖激光器4和兩個(gè)激光加工頭2、所述兩個(gè)激光加工頭2共同安裝在數(shù)控軋輥機(jī)床11的小拖板上，所述兩個(gè)激光加工頭2分別通過光纖與兩個(gè)脈沖激光器相4連接，所述兩個(gè)激光加工頭2沿著軋輥I的側(cè)母線作軸向勻速移動(dòng)，在軋輥I表面加工出兩條無重疊軌跡的螺旋線，在軋輥I的軸向方向上，所述兩個(gè)相鄰的螺旋線之間的間距小于激光斑點(diǎn)直徑值的150%，所述每個(gè)螺旋線的導(dǎo)程等于相鄰螺旋線的間距乘以螺旋線的根數(shù)所得到的數(shù)值。所述機(jī)床主軸帶動(dòng)軋輥I的轉(zhuǎn)速為每分鐘轉(zhuǎn)速為5 -300轉(zhuǎn)。所述每個(gè)激光加工頭2上裝有距離跟蹤器和軋輥直徑測(cè)量裝置，在通過軋輥直徑測(cè)量裝置測(cè)量后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。在工作時(shí)，所述兩個(gè)激光加工頭2安裝在數(shù)控軋輥機(jī)床11的小拖板上，數(shù)控軋輥機(jī)床11的大拖板帶著小拖板和兩個(gè)激光加工頭2沿著軋輥4的側(cè)母線作軸向勻速移動(dòng)，激光加工頭2上裝有距離跟蹤器，在通過軋輥直徑測(cè)量裝置測(cè)量后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。所述兩個(gè)脈沖激光器4與隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器5相連，所述兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器5分別各自控制兩個(gè)激光器發(fā)出的兩束脈沖激光束3，使其隨機(jī)無序地改變頻率和占空比，從而使得通過聚焦鏡聚焦后，兩個(gè)激光加工頭2加工出的兩組個(gè)激光斑點(diǎn)，時(shí)而是圓點(diǎn)，時(shí)而橢圓點(diǎn)，時(shí)而是短點(diǎn)，時(shí)而是長(zhǎng)點(diǎn)，在軋輥I圓周方向上的點(diǎn)間距，時(shí)而長(zhǎng)，時(shí)而短，間距也是無序的，從而使在軋輥I上激光毛化過的地方變成毛化“點(diǎn)”，未毛化的過地方變成“空”，無序的毛化“點(diǎn)”和“空”排列出來的圖案也是無序的。在激光斑點(diǎn)的能量密度為104-106W/cm2時(shí)，表層氣化，底層熔化，在離心力和輔助氣體的作用下，形成微凸臺(tái)和凹坑，由于“點(diǎn)”的形貌不一致，所以凸臺(tái)和凹坑的形貌也不一·致，凸臺(tái)和凹坑對(duì)光的折射也不一致。如圖I和圖4所示，本技術(shù)一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備的實(shí)施例，是由數(shù)控軋輥機(jī)床11、兩個(gè)光纖脈沖激光器4、冷水機(jī)、隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器5、兩個(gè)激光加工頭2、距離跟蹤器、軋輥直徑檢測(cè)裝置、控制系統(tǒng)、穩(wěn)壓電等組成。所述需毛化軋輥I采用中心孔定位，用床頭7和尾座10兩個(gè)機(jī)床頂尖6將軋輥I用適當(dāng)?shù)牧斁o，并用卡盤8將軋輥I的軸頭卡緊。裝夾好的軋輥1，在機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)力矩的帶動(dòng)下，在機(jī)床許可的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，作均速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)速在180-250轉(zhuǎn)/分范圍。所述兩個(gè)激光加工頭2上安裝在機(jī)床小拖板上，在Z軸絲杠或齒輪齒條的傳動(dòng)下，沿著軋輥I的側(cè)母線作軸向勻速移動(dòng)，兩本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備，包括有數(shù)控軋輥機(jī)床，所述軋輥利用數(shù)控軋輥機(jī)床使軋輥在機(jī)床頂尖的相向頂置下，圍繞著自身的中心軸線作勻速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其特征在于，包括有數(shù)個(gè)激光器和數(shù)個(gè)激光加工頭、所述數(shù)個(gè)激光加工頭共同安裝在數(shù)控軋輥機(jī)床的小拖板上，所述每個(gè)激光加工頭沿著軋輥的側(cè)母線作軸向勻速移動(dòng)，在軋輥表面加工出數(shù)條無重疊軌跡的螺旋線，在軋輥的軸向方向上，兩個(gè)相鄰的所述螺旋線之間的間距小于激光斑點(diǎn)直徑值的150%，所述每個(gè)螺旋線的導(dǎo)程等于相鄰螺旋線的間距乘以螺旋線的根數(shù)所得到的數(shù)值。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多頭激光無序毛化軋輥表面的加工設(shè)備，包括有數(shù)控軋輥機(jī)床，所述軋輥利用數(shù)控軋輥機(jī)床使軋輥在機(jī)床頂尖的相向頂置下，圍繞著自身的中心軸線作勻速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其特征在于，包括有數(shù)個(gè)激光器和數(shù)個(gè)激光加工頭、所述數(shù)個(gè)激光加工頭共同安裝在數(shù)控軋輥機(jī)床的小拖板上，所述每個(gè)激光加工頭沿著軋輥的側(cè)母線作軸向勻速移動(dòng)，在軋輥表面加工出數(shù)條無重疊軌跡的螺旋線，在軋輥的軸向方向上，兩個(gè)相鄰的所述螺旋線之間的間距...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：莫衡陽，胡家強(qiáng)，李春旺，張煒，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢華工激光工程有限責(zé)任公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：