一种姿控导弹壳体内腔激光毛化自动化环保装置的制作方法

1.本发明属于导弹壳体表面预处理技术领域，具体涉及一种姿控导弹壳体内腔激光毛化自动化环保装置。


背景技术：

2.激光毛化技术是采用高能量脉冲激光束在聚焦后的负离焦照射到需加工的零件表面实施强化，在加工表面形成微小熔池，熔池中的熔融物按指定要求堆积到融池边缘形成圆弧形凸台，增加零件表面粗糙度。
3.传统喷砂毛化工艺是指利用高压气体或高速旋转的离心轮将具有尖锐边缘、高硬度的冲击材料加速喷向需要毛化的零件，当冲击粒子撞到零件表面时，产生塑性变形，并在表面切割下细小的金属微粒。由于毛化形貌不可控、喷砂过程对机床轴承、导轨等造成损伤，产生噪音以及粉尘污染，越来越难以达到加工要求。与传统工业生产中常用的喷砂毛化工艺相比，激光毛化具有精准高效、毛化形貌可控、自动化程度高、运行稳定、加工质量高、无三废“污染”、非接触、可适应多品种开发和实现自动闭环生产等特点，使其具有独特优势。
4.针对如姿控导弹壳体等复杂结构精密零件，目前的手工喷砂技术不仅带来大量污染，还因手工操作的精准度难以控制导致局部区域喷砂不均，达不到所需粗糙度。尤其是针对姿控导弹壳体此类型腔较小，并且产品要求分区操作，不仅需对内腔进行精准毛化，还需保证外壁完好的精密零件，传统手工喷砂遮蔽工装以及操作过程费工费时，且废品率高，该方法已经难以满足对毛化精度以及生产效率的要求。基于以上原因，对于如姿控导弹壳体等昂贵、内腔狭小且带锥度等精密零件的毛化处理需要用一种更高效，操作、质量受控的绿色清洁的新技术来达成目标。
5.目前已有的激光毛化技术以及装置设备多是用于平面，或无需遮蔽的零件，然而针对该特殊构型零件，其狭小且带锥度的内腔结构导致激光无法直接作用于表面。
6.本发明针对姿控导弹壳体内腔毛化，采用一套激光内腔毛化装置，替代传统手工喷砂打磨，环保高效，精度高，自动化程度高。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为解决上述问题，提供一种带锥度的姿控导弹壳体内腔的精准激光表面毛化自动化装置，该装置结构简单，可以实现满足对狭小内腔，且带锥度的精密零件的激光精准选区定位和自动清理毛化应用要求。
8.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种姿控导弹壳体内腔激光毛化自动化环保装置，包括四轴联动系统、控制系统、激光器系统、光纤传输系统、聚焦镜系统、抽风吸尘系统、以及装夹工装系统，所述控制系统分别连接激光器系统、抽风吸尘系统和聚焦镜系统，所述激光器系统与光纤传输系统连接，所述光纤传输系统与聚焦镜系统连接，所述控制系统对激光器系统产生的激光功率和抽风吸尘系统的运行进行控制，所述控制系统对
聚焦镜系统的扫描功率、速度、扫描线宽、能量密度进行控制，所述的四轴联动系统包括yz双轴运动机构和旋转摇摆运动机构，所述yz双轴运动机构与聚焦镜系统连接，所述旋转摇摆运动机构与装夹工装系统连接。
9.所述装夹工装系统用于定位及夹持产品，并结合旋转摇摆运动机构调整待加工的产品进行360
°
旋转和15
°‑
165
°
摇摆。
10.优先的：所述激光器系统生成的高能量脉冲激光光束通过光纤传输系统传送至聚焦镜系统。
11.优先的：所述装夹工装系统、四轴联动系统、聚焦镜系统相互关联统一控制。
12.进一步的：所述装夹工装系统采用气动或电动夹持产品。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1. 通过抽风吸尘系统，将加工过程中产生的烟尘废料进行回收处理，实现加工过程无污染外泄，加工过程中无“三废”污染，绿色环保；2.运行稳定，自动化集成程度高，精准高效，节约人力物力成本；3.本激光毛化自动化环保装置整体结构简单，性能稳定，能量、形态、频率经设定后可使毛化形貌可控、并可适应多品种开发，具有广阔的应用前景；4.四轴联动系统通过对激光头和装夹工装系统的联合控制，可以保证激光以稳定功率对零件内腔进行无死角作业，并且全程自动化联动，实现自动闭环连续性生产。
14.附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明整体结构连接关系示意图；图2为本发明整体装置结构示意图；图3为本发明yz双轴运动机构控制聚焦镜系统与产品的运动轨迹图；图中1、四轴联动系统，1-1、yz双轴运动机构，1-2、旋转摇摆运动机构，2、控制系统，3、激光器系统，4、光纤传输系统，5、聚焦镜系统，6、 抽风吸尘系统，7、装夹工装系统，8、产品。
具体实施方式
17.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例只作为对本发明的说明，不作为对本发明的限定。
18.如图1~2所述的一种姿控导弹壳体内腔激光毛化自动化环保装置，包括四轴联动系统1、控制系统2、激光器系统3、光纤传输系统4、聚焦镜系统5、抽风吸尘系统6、以及装夹工装系统7，所述控制系统2分别连接激光器系统3、抽风吸尘系统6和聚焦镜系统5，所述激光器系统3与光纤传输系统4连接，所述光纤传输系统4与聚焦镜系统5连接，所述激光器系
统3能够产生的高能量脉冲激光，并通过光纤传输系统4传送至聚焦镜系统5，所述控制系统2对激光器系统3产生的激光功率、抽风吸尘系统6的运行进行控制，所述控制系统2对聚焦镜系统5的扫描功率、速度、扫描线宽、能量密度进行控制，达到毛化要求的粗糙度指标ra3-ra5um，所述的四轴联动系统1包括yz双轴运动机构1-1和旋转摇摆运动机构1-2，所述yz双轴运动机构1-1与聚焦镜系统连接5，所述旋转摇摆运动机构1-2与装夹工装系统7连接。
19.本姿控导弹壳体内腔激光毛化自动化环保装置内预先设定了自动毛化程序，自动毛化程序包含四轴联动系统中yz双轴运动机构和旋转摇摆运动机构的运动轨迹、装夹工装系统及聚焦镜系统的旋转或摇摆，聚焦镜系统5能够按照控制系统2给定的激光参数，随着yz双轴运动机构1-1设定的运动轨迹进行运动，产品8随着旋转摇摆运动机构1-2设定的运动轨迹进行运动，激光扫射在产品8待毛化区域，按照自动毛化程序实施产品8的毛化。
20.所述控制系统2对激光器系统3产生的激光进行参数、功率的控制，光纤传输系统4用于稳定传输设定参数的激光，控制系统2通过对聚焦镜系统5的扫描功率、速度、扫描线宽、能量密度进行控制，使其实现激光的扫描以及发射，达到毛化要求的粗糙度指标；预设参数可以包括但不限于激光输出功率、频率和脉宽中的至少一个，该预设参数可以与待毛化姿控导弹壳体的材质、表面形态等相关，使得发射的激光能量可以使区域毛化而不伤工件型面，不同的材质、形态零件对应的参数可以不同，该参数可以预先试验调整参数，对此不作限制， 在一个具体示例中，该激光器的激光输出功率可以是20-500w，但本实施例并不限于此。
21.所述四轴联动系统1包括yz双轴运动机构1-1、旋转摇摆运动机构1-2，其中yz双轴运动机构1-1搭载并控制聚焦镜系统5的运动轨迹，旋转摇摆运动机构1-2搭载导弹的装夹工装系统7，在四轴联动系统1的统一控制指挥下，调整控制聚焦镜系统5与需毛化区域部位的位置，通过设定的不同区域的运动程序实现对姿控导弹壳体内腔各部位的全面自动毛化。
22.如图3所示：装夹工装系统7用于定位及夹持产品8，遮蔽受保护区域，并结合旋转摇摆运动机构1-2调整产品8进行360
°
旋转和15
°‑
165
°
摇摆，使产品8内腔能与所射激光器系统3全面对应；yz双轴运动机构1-1控制聚焦镜系统5在y轴、z轴双轴的运动轨迹，通过与产品8运动轨迹的联动，带动聚焦镜系统5按照预设的不同区域的移动速度、移动路径和移动间距中的至少一个移动，保证激光以稳定功率、固定间距达到产品8内腔的各个待毛化面，从而在一定程度上保证清洗效果。间距表示该聚焦镜系统5与待清洗设施部件表面之间的间隙距离。
23.所述yz双轴运动机构1-1与旋转摇摆运动机构1-2均可实现单独运动或与旋转摇摆运动机构1-2联动控制。
24.优选的：所述抽风吸尘系统6用于回收激光毛化过程中所产生的烟尘，所述抽风吸尘系统6将加工过程中产生的烟尘废料进行回收处理，实现加工过程无污染外泄。
25.优选的：所述yz双轴运动机构1-1、旋转摇摆运动机构1-2可以是机械臂或者机器人等。
26.工作过程：1.启动装夹工装系统7，对产品8的小端部位实施夹持；2.在产品8的大端部位上面放置专用遮蔽工装；
3.启动控制系统2，并对产品8进行定位；4.开启四轴联动系统1、激光器系统3、抽风尘系统6；5.启动设定的自动毛化程序，使聚焦镜系统5按照控制系统2给定的激光参数，随着yz双轴运动机构1-1设定的运动轨迹进行运动，产品8随着旋转摇摆运动机构1-2设定的运动轨迹进行运动，激光扫射在待毛化区域，按照自动毛化程序实施产品毛化；6.毛化程序完成后，卸取遮蔽工装，卸取产品8。
27.本发明一种姿控导弹壳体内腔激光毛化自动化环保装置，采用激光清理设备对壳体内外壁实现精准选区高效清理作业，实现自动化生产线，可完成壳体零件外壁及螺纹激光清洗、圆锥内壁激光毛化，实验后检验结果表明，粗糙度与喷砂处理后数据几乎一致，达到所需效果，并且一致性好，无遗漏无死角。
28.本发明中未做详细描述的内容均为现有技术。
29.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。