一种激光淬火光源和激光淬火系统

1.本发明涉及激光加工领域，特别涉及一种激光淬火光源和激光淬火系统。


背景技术：

2.激光淬火技术即激光相变硬化技术，是一种在金属工件表面处理过程中通过具有高能量密度特点的激光束进行扫描，使得被照金属表层温度以较快的温升速度在极短的时间内达到大于材料的相变温度而小于熔点温度的一种先进热处理工艺。
3.为了实现激光束对金属工件表面的扫描，一般采用数控机床带动被处理工件匀速直线(或圆周)运动的方式，而激光器则固定不动，因此将激光淬火光源与已有的数控机床进行有机结合就成为一项非常重要的工作。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供的一种激光淬火光源和激光淬火系统，可将不同光源与数控机床集成，灵活性很高，节省成本。
5.本发明的第一方面，提供了一种激光淬火光源，包括：
6.激光光源，用于发出激光对工件加工；
7.激光器，与所述激光光源电连接，用于提供生成所述激光，并将所述激光输出至所述激光光源；
8.工控机，与所述激光器电连接，用于驱动所述激光器驱动所述激光器；
9.通信接口模块，与所述工控机电连接；
10.接口电路模块，与所述通信接口模块电连接，用于与加工组件进行信号传输；
11.所述工控机接收到第一指示信息时工控机生成第一信号，所述第一信号经由所述通信接口模块和所述接口电路模块输出，所述第一信号用于通知所述加工组件启动工作；
12.所述工控机接收到第一指示信息时，所述工控机驱动所述激光器生成所述激光，所述工控机生成第一信号，所述第一信号经由所述通信接口模块和所述接口电路模块输出，所述第一信号用于通知所述加工组件启动工作；
13.在所述接口电路模块接收到第二信号时，所述第二信号经由所述接口电路模块和所述通信接口模块传输至所述工控机，所述工控机驱动所述激光器生成所述激光，所述第三信号用于提示所述加工组件接收到所述第一信号并启动工作；
14.在所述接口电路模块接收到第三信号时，所述第三信号经由所述接口电路模块和所述通信接口模块传输至所述工控机，所述工控机驱动所述激光器停止生成所述激光，所述第三信号用于提示所述加工组件工作至目标状态。
15.作为一种可选的方案，所述通信接口模块采用pci总线插卡，所述工控机具有pci插槽，所述通信接口模块通过所述pci插槽安装于所述工控机上。
16.作为一种可选的方案，所述第一指示信息为启动操作，第一信号为启动信号，所述第二信号为应答信号，所述第三信号为停止信号。
17.作为一种可选的方案，所述激光器为二氧化碳激光器。
18.本发明的第二方面，提供一种激光淬火系统，包括如上所述的激光淬火光源以及数控机床，所述数控机床具有输入输出模块，所述输入输出模块与所述激光淬火光源的接口电路模块电连接。
19.作为一种可选的方案，所述数控机床具有旋转加工台，所述数控机床接收到第一信号时启动所述旋转加工台并生成第二信号，所述第二信号经过所述输入输出模块输出至所述接口电路模块。
20.作为一种可选的方案，所述数控机床在所述旋转加工台旋转一周时生成第二信号，所述第二信号经过所述输入输出模块输出至所述接口电路模块。
21.作为一种可选的方案，所述输入输出模块采用plc输入输出接口。
22.作为一种可选的方案，还包括提示模块，所述提示模块包括语音提醒组件和灯光提醒组件，所述语音提醒组件和所述灯光提醒组件分别与工控机电连接，所述语音提醒组件和所述灯光提醒组件用于在产生第一信号、第二信号以及第三信号时进行声光提醒。
23.作为一种可选的方案，所述激光淬火光源为15kw激光光源。
24.本发明提供的激光淬火光源和激光淬火系统，包括激光光源，用于发出激光对工件加工；激光器，与所述激光光源电连接，用于提供生成所述激光，并将所述激光输出至所述激光光源；工控机，与所述激光器电连接，用于驱动所述激光器驱动所述激光器；通信接口模块，与所述工控机电连接；接口电路模块，与所述通信接口模块电连接，用于与加工组件进行信号传输；所述工控机接收到第一指示信息时工控机生成第一信号，所述第一信号经由所述通信接口模块和所述接口电路模块输出，所述第一信号用于通知所述加工组件启动工作；所述工控机接收到第一指示信息时，所述工控机驱动所述激光器生成所述激光，所述工控机生成第一信号，所述第一信号经由所述通信接口模块和所述接口电路模块输出，所述第一信号用于通知所述加工组件启动工作；在所述接口电路模块接收到第二信号时，所述第二信号经由所述接口电路模块和所述通信接口模块传输至所述工控机，所述工控机驱动所述激光器生成所述激光，所述第三信号用于提示所述加工组件接收到所述第一信号并启动工作；在所述接口电路模块接收到第三信号时，所述第三信号经由所述接口电路模块和所述通信接口模块传输至所述工控机，所述工控机驱动所述激光器停止生成所述激光，所述第三信号用于提示所述加工组件工作至目标状态，本发明的方案实现了精准控制激光的输出与关闭，以及数控机床的启动和停止，进一步地，本发明的激光淬火系统可将不同光源与数控机床集成，灵活性很高，节省成本。
附图说明
25.图1是本发明实施例中提供的一种激光淬火光源的结构示意图；
26.图2是本发明实施例中提供的一种激光淬火光源中启动信号接口电路的示意图；
27.图3是本发明实施例中提供的一种激光淬火光源中应答信号接口电路的示意图；
28.图4是本发明实施例中提供的一种激光淬火光源中停止信号接口电路的示意图；
29.图5是本发明实施例中提供的一种激光淬火系统的结构示意图；
30.图6是本发明实施例中提供了一种激光淬火系统的电路示意图。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.结合图1所示，本发明实施例中提供的一种激光淬火光源，包括：
34.激光光源2，用于发出激光对工件加工；
35.激光器3，与所述激光光源2电连接，用于提供生成所述激光，并将所述激光输出至所述激光光源2，激光器2可以根据需要进行选择，满足所需功率即可，对此不做限定；
36.工控机1，与所述激光器电连接，用于驱动所述激光器3驱动所述激光器，进而激光器的启停；
37.通信接口模块4，与所述工控机1电连接，可以采用pci总线插卡，对此不做限定；
38.接口电路模块5，与所述通信接口模块4电连接，用于与加工组件6进行信号传输，可以采用plc输入输出接口，加工组件可以是数控机床，可以用来放置加工工件，加工工件可以为轴承等；
39.所述工控机1接收到第一指示信息时工控机1生成第一信号，所述第一信号经由所述通信接口模块4和所述接口电路模块5输出，所述第一信号用于通知所述加工组件6启动工作，这里第一信号可以为启动信号，用来通知加工组件启动工作，第一指示信息可以为启动操作，例如通过开关按钮发出开始工作的操作；
40.所述工控机1接收到第一指示信息时，所述工控机1驱动所述激光器3生成所述激光，所述工控机1生成第一信号，所述第一信号经由所述通信接口模块4和所述接口电路模块5输出，所述第一信号用于通知所述加工组件6启动工作，第二信号可以为应答信号，作为加工组件收到第一信号后的应答，加工组件收到第一信号后启动工作同时发出第二信号；
41.在所述接口电路模块5接收到第二信号时，所述第二信号经由所述接口电路模块5和所述通信接口模块4传输至所述工控机1，所述工控机1驱动所述激光器3生成所述激光，所述第二信号用于提示所述加工组件6接收到所述第一信号并启动工作；
42.在所述接口电路模块4接收到第三信号时，所述第三信号经由所述接口电路模块5和所述通信接口模块4传输至所述工控机1，所述工控机1驱动所述激光器3停止生成所述激光，所述第三信号用于提示所述加工组件6工作至目标状态，第三信号可以为停止信号，例如当加工组件控制加工工件旋转一周后加工组件即可发出第三信号，提醒工控机停止生成激光。
43.在一种实施例中，加工工件安装于加工组件6上，工控机1产生启动信号，通过通信接口模块4以及接口电路模块5通知加工组件6带动加工工件运动，运动结束后产生停止信号，反馈至工控机1，关闭激光输出，本发明可将不同光源与现有数控机床集成，灵活性很高，节省成本。
44.作为一种可选的方案，所述通信接口模块4采用pci总线插卡，所述工控机具有pci插槽，所述通信接口模块4通过所述pci插槽安装于所述工控机1上，这样通信接口模块4安装于工控机1中，实现一体化设计，不仅实现结构紧凑，还可以便于与数控机床的连接。
45.作为一种可选的方案，所述激光器3为二氧化碳激光器，对此不做限定。
46.为了更好理解三种信号的生成，以加工组件6为数控机床为例，本实施例中提供了三种信号的生成电路，下面进行介绍。
47.结合图2所示，图中示出了启动信号接口电路，提供启动信号生成电路的工作原理，工控机1通过通信接口模块发出信号ldstart，继电器ls1闭合，即提供数控机床的输入信号plc_jdq1与plc_jdq2由断开变为接通，数控机床启动旋转，淬火开始。
48.结合图3所示，图中示出了应答信号接口电路，数控机床返回启动指令接收的应答信号，数控机床成功接收到工控机1发出的启动信号，plcrecv端输出低电平0v，则ldconnect端产生下降沿引发系统中断，进而使工控机1驱动激光器3出光开始淬火。
49.结合图4所示，图中示出了停止信号接口电路：数控机床通知工控机1停止出光，数控机床旋转一周后需要通知激光器3停止出光时，plcstop端输出低电平0v，则ldstop端产生下降沿引发系统中断，进而使激光器3停止输出激光。
50.结合图5和6所示，本发明实施例中还提供一种激光淬火系统，包括前述的激光淬火光源以及加工组件，所述加工组件具有输入输出模块，所述输入输出模块与所述激光淬火光源的接口电路模块电连接。
51.本实施例中，加工组件可以采用数控机床，所述加工组件具有旋转加工台，加工工件位于旋转加工台上，所述加工组件接收到第一信号时启动所述旋转加工台并生成第二信号，所述第二信号经过所述输入输出模块输出至所述接口电路模块，对于数控机床的型号可以根据需要进行选择，对此不做限定。
52.本实施例中，所述加工组件6在所述旋转加工台旋转一周时生成第二信号，所述第二信号经过所述输入输出模块输出至所述接口电路模块5。
53.本实施例中，所述输入输出模块采用plc输入输出接口，可以根据需要进行选择，对此不做限定。
54.作为一种可选的方案，还包括提示模块，所述提示模块包括语音提醒组件和灯光提醒组件，所述语音提醒组件和所述灯光提醒组件分别与工控机电连接，所述语音提醒组件和所述灯光提醒组件用于在产生第一信号、第二信号以及第三信号时进行声光提醒，可以根据需要进行选择，对此不做限定。
55.作为一种可选的方案，所述激光淬火光源为15kw激光光源，可以根据需要进行选择，对此不做限定。
56.为了更好理解本发明提供的激光淬火系统，下面以进行风电轴承加工为例，提供一种实施例进行说明。
57.该系统包括激光淬火光源和数控机床，数控机床具有旋转加工台，该光源设计为
用于大型风电轴承淬火的15kw激光光源，数控机床用于驱动轴承匀速旋转。本实施例中的加工工件为直径4米的大型风电主轴轴承。淬火时，将加工工件安装于数控机床的旋转加工台上，工控机1接收启动操作向数控机床发出启动信号，通过通信接口模块4以及接口电路模块5通知数控机床带动加工工件运动，数控机床开始匀速转动并向工控机1反馈应答信号，工控机1接收到应答信号后驱动激光器3生成激光并通过激光电源2发出激光，数控机床带动加工工件旋转一周后产生停止信号，通过接口电路模块5及通信接口模块5反馈给工控机1，工控机1收到停止信号后立即关闭激光输出，从而完成对加工工件淬火操作，实现了精准控制激光的输出与关闭，以及数控机床的启动和停止，进一步地，本发明的激光淬火系统可将不同光源与数控机床集成，灵活性很高，节省成本。
58.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
59.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。