用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置及方法.pdf

本发明公开了一种用于轧辊激光毛化机床聚焦镜主动无序装置及方法，具体利用CO2连续激光器或YAG脉冲激光器作为轧辊毛化的能量光源，在毛化头聚焦镜支座上安装一个扰动器，通过利用扰动器产生的扰动力，带动使聚焦镜支座相对于机床支座发生极小的角度变化，同时，使通过聚焦镜后的激光束相对于激光理论中心线作随机方向的角度变化，然后再使通过斩光盘的处理作用使穿过斩光盘的激光束离散化，在轧辊表面产生呈无序分布的激光毛化点，以利用被毛化了的轧辊加工金属薄板。利用本发明的方法，能够满足冷轧薄板表面的哑光效果和提高轧辊激光毛化机床的生产效率。

1.  用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置，主要包括：机床支座(1)、聚焦镜座(2)、聚焦镜(3)和斩光盘(6)，所述聚焦镜(3)安装在刚性聚焦镜座(2)上，所述聚焦镜(3)通过聚焦镜座(2)的间隙与机床支座(1)安装在一起，所述斩光盘(6)设于轧辊(7)与聚焦镜(3)之间的激光理论中心线(5)上；其特征在于，该装置还包括扰动器(4)，所述扰动器(4)安装于聚焦镜座(2)上；其中，
扰动器(4)，用于产生扰动力，在扰动力的作用下使聚焦镜座(2)和聚焦镜(3)在机床支座(1)的约束范围内发生角度变化，同时，使通过聚焦镜(3)后的激光束相对于激光理论中心线(5)作随机方向的角度变化；
斩光盘(6)，用于将经过所述扰动器(4)扰动处理后穿过所述聚焦镜(3)的激光束进一步离散化，产生在轧辊(7)表面呈无序分布的激光点。

2.  根据权利要求1所述的用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置，其特征在于，所述扰动器(4)安装在聚焦镜座(2)上的姿态和/或安装位置是任意的。

3.  根据权利要求1所述的用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置，其特征在于，所述扰动器(4)连接电机输出轴或气马达输出轴，电机或气马达输出轴装有作回转运动的偏心块。

4.  根据权利要求1所述的用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置，其特征在于，所述扰动器(4)连接喷气嘴。

5.  根据权利要求1所述的用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置，其特征在于，所述扰动器(4)通过带有偏心块的电机输出轴与喷气嘴组合连接。

6.  根据权利要求1所述的用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置，其特征在于，所述扰动器(4)通过带有偏心块的气马达输出轴与喷气嘴组合连接。

7.  一种用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序方法，其特征在于，该方法包括：
在轧辊激光毛化机床的机床支座和聚焦镜座的间隙上安装聚焦镜，将聚焦镜安装在刚性聚焦镜座上，并在所述聚焦镜座上安装扰动器，在扰动器的扰动力作用下使得聚焦镜座和聚焦镜在机床支座的约束范围内发生角度变化，同时使通过聚焦镜后的激光束相对于激光理论中心线作随机方向的角度变化，然后使通过斩光盘的处理使穿过斩光盘的激光束进一步离散化，在轧辊产生呈无序分布的激光点，以利用该激光点加工轧辊表面的金属薄板。

8.  根据权利要求7所述的用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序方法，其特征在于，所述扰动器的动力，通过气马达输出轴安装偏心块、或电机输出轴安装偏心块、或通过喷气嘴的喷气产生；或通过所述气马达与喷气嘴的组合、或所述电机与喷气嘴的组合所产生。

用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置及方法
技术领域
本发明涉及激光加工技术，尤其涉及一种将激光器用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置及方法。
背景技术
在利用机床加工生产冷轧金属，如，生产优质冷轧毛化板时，需要对冷轧辊的工作辊面进行毛化，然后装于轧机、平整机才能生产出所需要的冷轧薄金属板来。现有技术中，也采用激光毛化轧辊轧制冷轧薄金属板，这样处理后的金属板，可以使该金属板表面的小凹坑互不连通，以利于在后期冲压成形时储油和捕捉金属碎屑，增强其储油性、防止冲压划伤和保证钢板的深冲性，另外，利用激光束对轧辊毛化的同时，还具有对其表面进行强化的作用，以提高轧辊使用寿命、减少换辊量和轧辊消耗，以利于提高轧机生产效率。
然而目前轧辊激光毛化存在的问题是：轧辊上的毛化点都是井然有序的，这无法满足用户要求生产哑光冷轧薄板的需要，此问题，在应用CO₂激光器的轧辊激光毛化机床环境下尤为突出；而在采用YAG激光器的轧辊激光毛化机床中，尽管能够通过改变激光输出的脉冲频率来增强激光无序毛化的效果，但由于激光输出的脉冲频率低，只能使输出的激光进行一维随机变化，其无序效果并不理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置及方法，通过在聚焦镜座上增设扰动器，使透过聚焦镜的激光束作随机的、高频的运动，使聚焦镜及聚焦镜座以极小角度在所述机床支座的约束范围内产生任意角度的变化，并将该方向随机变化的激光束经过斩光盘的离散化(如果是YAG激光器，则直接离散化)，使激光点照射在轧辊表面上形成无序分布的激光点，用所述激光照射在冷轧薄板，以提高冷轧薄板表面的毛化效果和提高轧辊激光毛化机床的生产效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置，主要包括：机床支座1、聚焦镜座2、聚焦镜3和斩光盘6，所述聚焦镜3安装在刚性聚焦镜座2上，所述聚焦镜3通过聚焦镜座2的间隙与机床支座1安装在一起，所述斩光盘6设于轧辊7与聚焦镜3之间的激光理论中心线5上；该装置还包括扰动器4，所述扰动器4安装于聚焦镜座2上；其中，
扰动器4，用于产生扰动力，在扰动力的作用下使聚焦镜座2和聚焦镜3在机床支座1的约束范围内发生角度变化，同时，使通过聚焦镜3后的激光束相对于激光理论中心线5作随机方向的角度变化；
斩光盘6，用于将经过所述扰动器4扰动处理后穿过所述聚焦镜3的激光束进一步离散化，产生在轧辊7表面呈无序分布的激光点。
其中，所述扰动器4安装在聚焦镜座2上的姿态和/或安装位置是任意的。
所述扰动器4连接电机输出轴或气马达输出轴，电机或气马达输出轴装有作回转运动的偏心块。
所述扰动器4通过连接喷气嘴。
所述扰动器4通过带有偏心块的电机输出轴与喷气嘴组合连接。
所述扰动器4通过带有偏心块的气马达输出轴与喷气嘴组合连接。
一种用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序方法，该方法包括：
在轧辊激光毛化机床的机床支座和聚焦镜座的间隙上安装聚焦镜，将聚焦镜安装在刚性聚焦镜座上，并在所述聚焦镜座上安装扰动器，在扰动器的扰动力作用下使得聚焦镜座和聚焦镜在机床支座的约束范围内发生角度变化，同时使通过聚焦镜后的激光束相对于激光理论中心线作随机方向的角度变化，然后使通过斩光盘的处理使穿过斩光盘的激光束进一步离散化，在轧辊产生呈无序分布的激光点，以利用该激光点加工轧辊表面的金属薄板。
所述扰动器的动力，通过气马达输出轴安装偏心块、或电机输出轴安装偏心块、或通过喷气嘴的喷气产生；或通过所述气马达与喷气嘴的组合、或所述电机与喷气嘴的组合所产生。
本发明所提供的用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置及方法，具有以下优点：
应用本发明所述聚焦镜主动无序装置，通过在聚焦镜座上安装扰动器，使通过聚焦镜后的激光相对于激光理论中心线作随机方向的角度变化，并将该激光束通过斩光盘进一步离散化，能够使照射在轧辊上的激光点呈理想的无序排列分布，能够生产出既保留激光毛化板优点又满足哑光要求的冷轧金属板，。
本发明的装置不改变原机床的任何结构和配置，具有结构简单、体积小，可靠性较高的特点；本发明的方法易于实现，简单实用，提高冷轧薄板表面的毛化效果，提高轧辊激光毛化机床的生产效率简单、可靠、方便、适用。
附图说明
图1为本发明实施例聚焦镜主动无序装置的结构示意图。
【部件说明】
1、机床支座；
2、聚焦镜座；
3、聚焦镜；
4、扰动器；
41、偏心块；
42、电机或气马达；
5、激光理论中心线；
6、斩光盘；
7、轧辊；
8、反光镜；
9、激光束。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
图1为为本发明实施例聚焦镜主动无序装置的结构示意图，如图1所示，
该用于轧辊激光毛化机床的聚焦镜主动无序装置，包括机床支座1、聚焦镜座2、聚焦镜3、扰动器4、斩光盘6、轧辊7和反光镜8；其中，扰动器4，能够产生扰动力，在扰动力的作用下使聚焦镜座2和聚焦镜3在机床支座1的约束范围内发生角度变化，同时，使通过聚焦镜3后的激光束相对于激光理论中心线5作随机方向的角度变化；斩光盘6，将经过所述扰动器4扰动处理后穿过所述聚焦镜3的激光束进一步离散化，产生在轧辊7表面呈无序分布的激光点。所述聚焦镜3安装在刚性聚焦镜座2上，所述聚焦镜3通过聚焦镜座2的间隙与机床支座1安装在一起，所述斩光盘6设于轧辊7与聚焦镜3之间的激光理论中心线5上；该装置还包括扰动器4，所述扰动器4安装于聚焦镜座2上。
这里，所述扰动器4安装在聚焦镜座2上的姿态和/或安装位置是任意的。
扰动器4可以连接电机4输出轴42或气马达4’的输出轴42”，电机或气马达输出轴装有作回转运动的偏心块41，通过电机或气马达工作时带动偏心块旋转动产生扰动器的扰动力。扰动器4还可以只连接喷气嘴，通过喷气嘴的喷气产生扰动器的扰动力。所述扰动器4，还可以通过电机输出轴安装偏心块和喷气嘴的组合来实现；也可以通过安装偏心块的气马达输出轴连接喷气嘴的组合而得到，这样，当电机或气马达工作时带动偏心块旋转，即可产生扰动力。
可见，通过在在聚焦镜座2上安装一个扰动器4，利用扰动器工作时产生的随机方向的扰动力，带动聚焦镜座2和聚焦镜3在机床支座1的约束范围内发生角度变化，从而可使经过该聚焦镜3上的激光束相对于激光理论中心线5发生随机方向的角度变化，利用该激光加工轧辊7外表面的金属薄板，这样就保证激光加工轧辊表面时，激光点是随机分布的，即从而实现无序化的目的，达到金属薄板上产生的激光毛化点呈无序分布的的效果。
所述，扰动器4单元产生的扰动力，可以是回转运动时离心力的产生，也可以是压缩气体通过喷嘴流动产生，也可以是二者的联合作用产生。
在图1中，扰动器4装在聚焦镜座2上，聚焦镜3紧紧压装在聚焦镜座2上，聚焦镜座2小间隙的装在机床支座1中。当聚焦镜3没有受到扰动力扰动时，激光束聚焦后按设计的方向向前传递。当扰动器4发出扰动力时，聚焦镜聚焦后的激光中心线就会和激光理论中心线产生角度改变。
我们将聚焦镜3在受扰动时，把其扰动幅度通过聚焦镜座2和机床支座1的尺寸配合，限位控制在很小的范围之内，激光束的方向就会快速的、任意方向的改变，从而达到轧辊后续毛化无序的结果。
利用上述聚焦镜主动无序装置进行实际工作的过程如下：
在轧辊激光毛化机床的机床支座和聚焦镜座的间隙上安装聚焦镜，将聚焦镜安装在刚性聚焦镜座上，并在所述聚焦镜座上安装扰动器，在扰动器的扰动力作用下使得聚焦镜座和聚焦镜在机床支座的约束范围内发生角度变化，同时使通过聚焦镜后的激光束相对于激光理论中心线作随机方向的角度变化，然后使通过斩光盘的处理使穿过斩光盘的激光束进一步离散化，在轧辊产生呈无序分布的激光点，以利用该激光点加工轧辊表面的金属薄板。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。