一种微织构的激光加工辅助装置的制作方法

本实用新型涉及一种微织构的激光加工辅助装置，属于机械加工技术领域。

背景技术：

微织构技术指的是在微纳米尺度下，通过物理或化学方法在刀具的摩擦副表面加工凹坑、沟槽或凸起结构。微织构刀具减摩降磨机理可以总结如下：在干摩擦条件下，微织构的存在减少了刀具与摩擦副的接触面积，增大了刀具表面的散热面积，通过所述y轴转珠丝杆副和x轴转珠丝杆副的设置，能够更加方便的控制所述y轴滑台和所述x轴滑台的移动，使加工过程更加便捷、精确。在降低摩擦系数的同时大幅降低了摩擦过程中产生的热量,此外金属材料的微坑能够收集磨屑减小二次摩擦，减少粘结磨损现象的发生，有效减轻刀具的磨损，延长刀具寿命；在润滑条件下，织构的存在能使润滑液进入刀—屑接触面，并能存储一部分润滑液，在滑动摩擦的过程中，可以捕捉摩擦过程中产生的磨屑，作为润滑介质的储存器对接触面起到持续供油的作用，减小刀屑界面间的摩擦系数，从而降低磨损，延长刀具的工作寿命。在接触表面加工微织构方法是近年提出的一种显著改善摩擦表面性能的一种手段，被不同领域应用且前景广阔。

传统加工工艺中，使用激光打标机在硬质合金刀具表面加工微织构时，在高温作用下材料的汽化作用以及材料融化发生液相爆炸导致材料喷出，融化的硬质合金会在微沟槽周围形成大量的熔融物，由于熔融物无法及时清理，堆积在织构两侧形成熔融物凸起，造成微织构表面形貌差，织构两侧熔融物凸起面积增大，硬质合金表面粗糙度增加，在刀具切削过程中，会增加刀具的刀面与被切削物之间的摩擦和磨损。要充分发挥微织构刀具储存磨屑，持续供油带来的减磨润滑作用，就要尽量减少沟槽织构两侧的凸起。现有技术中常规的处理方法是在加工完微织构之后，再用砂纸打磨微织构刀具表面，此种方法不仅费时费力，且硬质合金刀具材料的洛氏硬度在90左右，织构两侧的熔融物凸起很难打磨掉。此外，刀具表面的微织构不同形貌(例如凹坑、直线沟槽、正弦沟槽)对刀-屑接触区的减摩降磨效果有很大影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种微织构的激光加工辅助装置，能够使所加工出织构表面形貌质量较好且多样可控，并且在激光加工微织构过程中能够将产生的融化物及时清除，减小热影响区，改善微织构刀具表面质量。

本实用新型的技术方案如下：一种微织构的激光加工辅助装置，包括基座、第一滑台和第二滑台；所述第一滑台固定在基座上且可沿着基座的长度方向平移，所述第二滑台固定在第一滑台上且可沿着第一滑台的长度方向平移，所述基座的长度方向和第一滑台的长度方向相垂直；一超声波清洗装置固定设置在第二滑台上，其包括清洗槽和超声波换能器，所述清洗槽的外壁上固定设置有所述超声波换能器，所述超声波换能器与超声波电源电连接。

进一步地，所述基座与第一滑台之间以及第一滑台和第二滑台之间采用滑轨和滑槽配合的方式实现滑动配合。

进一步地，第二滑台上设置有支撑架，所述清洗槽的底部架设于所述支撑架上。

进一步地，所述基座和第一滑台设置有分别用于调节第一滑台和第二滑台滑动位置的转珠丝杆副。

进一步地，所述转珠丝杆副的丝杆结构一端设置有手把。

进一步地，所述转珠丝杆副的丝杆结构与伺服电机连接，伺服电机能够驱动丝杆转动从而带动第一滑台和第二滑台移动。

进一步地，还包括平口钳，所述平口钳设置于所述清洗槽内，用于夹持固定被加工的工件。

本实用新型具有如下有益效果：通过控制第一滑台和第二滑台的移动，能够改变激光打标机的激光头与被加工试件的相对位置，从而根据实际生产需要加工不同的表面织构形貌；通过超声振动装置将激光加工微织构过程中产生的融化物及时清除，减小热影响区，改善微刀具表面织构质量。

本实用新型还提供了一种微织构激光加工方法，包括以下步骤：

s1：将待加工的工件设置于清洗槽内，并将装有待加工工件的微织构的激光加工辅助装置放置于激光打标机的加工台上；

s2：将激光打标机的激光头对准待加工工件需要加工位置的起始点，启动超声波清洗装置，之后启动激光打标机，对待加工工件表面进行微织构的加工；

s3：加工过程中移动第一滑台和第二滑台，根据实际需要加工出所需要的微织构图案。

附图说明

图1为实施例一所提供的一种微织构的激光加工辅助装置的正视图；

图2为实施例一中基座、第一滑台和第二滑台的结构图；

图3为实施例二所提供的一种微织构的激光加工辅助装置的正视图；

图4为实施例二所基座、第一滑台和第二滑台的结构图；

图5为平口钳的结构示意图；

图6为清洗槽和平口钳的剖面图；

图中附图标记表示为：

1、基座；

2、第一滑台；

3、第二滑台；

4、转珠丝杆副

5、滑轨；51、滑槽；

6、超声波清洗装置；61、清洗槽；62、超声波换能器；63、超声波电源；64、支撑架；

7、手把；

8、伺服电机；

9、平口钳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

参见图1-图5，一种微织构的激光加工辅助装置，包括基座1、第一滑台2和第二滑台3；所述第一滑台2固定在基座1上且可沿着基座1的长度方向平移，所述第二滑台3固定在第一滑台2上且可沿着第一滑台2的长度方向平移，所述基座1的长度方向和第一滑台2的长度方向相垂直；一超声波清洗装置6固定设置在第二滑台3上，其包括清洗槽61和超声波换能器62，所述清洗槽61的外壁上固定设置有所述超声波换能器62，所述超声波换能器62与超声波电源63电连接。

本实用新型所提供的一种微织构的激光加工辅助装置的有益效果在于：通过控制第一滑台2和第二滑台3的移动，能够改变激光打标机的激光头与被加工试件的相对位置，从而根据实际生产需要加工不同的表面织构形貌；通过超声振动装置将激光加工微织构过程中产生的融化物及时清除，减小热影响区，改善微刀具表面织构质量。

进一步地，所述基座1与第一滑台2之间以及第一滑台2和第二滑台3之间采用滑轨5和滑槽51配合的方式实现滑动配合。

由上述描述可知，通过滑槽51与滑轨5相配合的方式实现滑动配合，能够避免基座1、第一滑台2和第二滑台3发生磨损，同时使第一滑台2和第二滑台3的滑动更加顺畅。

进一步地，第二滑台3上设置有支撑架64，所述清洗槽61的底部架设于所述支撑架64上。

由上述描述可知，通过支撑架64的设置，能够使的清洗槽61和第二滑台3之间留有空隙，从而能够将超声波换能器62设置于所述清洗槽61的底部，更加方便操作，同时也使整体的结构更加简洁美观，减少空间。

进一步地，所述基座1和第一滑台2设置有分别用于调节第一滑台2和第二滑台3滑动位置的转珠丝杆副4。

由上述描述可知，通过所述转珠丝杆副4的设置，能够更加方便的控制第一滑台2和第二滑台3的移动，使加工过程更加便捷、精确。

进一步地，所述转珠丝杆副4的丝杆结构一端设置有手把7。

由上述描述可知，通过所述手把7的设置能够更加简便的操作转珠丝杆副4，也较为容易安装装置。

进一步地，所述转珠丝杆副4的丝杆结构与伺服电机8连接，伺服电机8能够驱动丝杆转动从而带动第一滑台2和第二滑台3移动。

由上述描述可知，通过伺服电机8的设置，能够更加精确的加工出所需要的微织构图案，同时无需人工参与，也方便了生产；所述伺服电机8可以采用三菱、松下等品牌的伺服电机8。

进一步地，还包括平口钳9，所述平口钳9设置于所述清洗槽61内，用于夹持固定被加工的工件；所述清洗槽61内设置有凹槽，所述平口钳9能够嵌设于所述凹槽内。

由上述描述可知，通过所述平口钳9和凹槽的设置，能够使得被加工试件在加工过程中被固定于凹槽中，不会发生位移，保证了所加工的微织构图案能够充分满足生产需要；所述的平口钳9可以使用临沂市兰山区泓翔五金工具厂所生产的平口钳9。

本实用新型还提供了一种微织构激光加工方法，包括以下步骤：

s1：将待加工的工件设置于清洗槽61内，并将装有待加工工件的微织构的激光加工辅助装置放置于激光打标机的加工台上；

s2：将激光打标机的激光头对准待加工工件需要加工位置的起始点，启动超声波清洗装置6，之后启动激光打标机，对待加工工件表面进行微织构的加工；

s3：加工过程中移动第一滑台2和第二滑台3，根据实际需要加工出所需要的微织构图案。

实施例一

如图1、图2、图5和图6所示，一种微织构的激光加工辅助装置，包括基座1、第一滑台2和第二滑台3；所述第一滑台2固定在基座1上且可沿着基座1的长度方向平移，所述第二滑台3固定在第一滑台2上且可沿着第一滑台2的长度方向平移，所述基座1的长度方向和第一滑台2的长度方向相垂直；一超声波清洗装置6固定设置在第二滑台3上，其包括清洗槽61和超声波换能器62，所述清洗槽61的外壁上固定设置有所述超声波换能器62，所述超声波换能器62与超声波电源63电连接；所述基座1与第一滑台2之间以及第一滑台2和第二滑台3之间采用滑轨5和滑槽51配合的方式实现滑动配合；所述第二滑台3上设置有支撑架64，所述清洗槽61的底部架设于所述支撑架64上；所述基座1和第一滑台2设置有分别用于调节第一滑台2和第二滑台3滑动位置的转珠丝杆副4；所述转珠丝杆副4的丝杆结构一端设置有手把7；还包括平口钳9，所述平口钳9设置于所述清洗槽61内，用于夹持固定被加工的工件；所述清洗槽61内设置有凹槽，所述平口钳9能够嵌设于所述凹槽内。

实施例二

如图3-图6所示，实施例二与实施例一的区别在于，所述转珠丝杆副4的丝杆结构与伺服电机8连接，伺服电机8能够驱动丝杆转动从而带动第一滑台2和第二滑台3移动。

实施例三

一种基于实施例一所述的微织构的激光加工辅助装置的微织构激光加工方法，其步骤包括：

s1：使用平口钳9将待加工的工件夹持固定后，将平口钳9设置于清洗槽61的凹槽内，并将装有代加工工件的微织构的激光加工辅助装置放置于激光打标机的加工台上；

s2：将激光打标机的激光头对准代加工工件需要加工位置的起始点，启动超声波清洗装置6，之后启动激光打标机，对代加工工件表面进行微织构的加工；

s3：加工过程中通过手把7控制转珠丝杆副4转动，从而移动第一滑台2和第二滑台3，根据实际需要加工出所需要的微织构图案。

实施例四

实施例四与实施例三的区别在于，步骤s3中通过启动伺服电机8控制转珠丝杆副4转动，从而移动第一滑台2和第二滑台3。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。