一种凸轮轴表面激光加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103521924103521924A(43)申请公布日2014.01.22(21)申请号201310483043.5(22)申请日2013.10.16(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人符永宏康正阳华希俊王浩符昊(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人汪旭东(51)Int.Cl.B23K26/352(2014.01)B23K26/60(2014.01)B23K26/03(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图4页附图4页(54)发明名称一种凸轮轴表面激光加工方法(57)摘要本发明为一种凸轮轴表面激光加工方法。本发明利用聚焦激光束具有等效加工深度的特性，将凸轮的非圆异形轮廓曲线转化为若干同心圆弧的组合，对转化轮廓的激光加工与对原有凸轮轮廓的激光加工具有等同效果。本发明最终的有益效果是，将凸轮轴表面激光加工设备轴数（自由度）要求由四轴降低至三轴，且能够对凸轮轴任意位置加工，使得装置的复杂性、制造成本和编程难度大大降低。本专利方法尤其适用于对激光入射角度、加工质量一致性要求高的激光加工工艺。CN103521924ACN1035294ACN103521924A权利要求书1/2页1.一种凸轮轴表面激光加工方法，其特征在于，对凸轮轴（6）上单个凸轮的加工包括如下步骤：划分轮廓，将凸轮的轮廓曲线按基圆轮廓和升程轮廓进行划分；定带宽，确定等效加工范围带（3）宽度；所述等效加工范围带（3）宽度为激光头（14）至被加工表面距离存在的可波动范围，在该可波动范围内的激光加工是等效的；轮廓转化，在等效加工范围带（3）内将凸轮的升程轮廓转化为与基圆同心的若干圆弧；所述轮廓转化的方法为：在凸轮轮廓图上作等效加工范围带（3），凸轮轮廓处在等效加工范围带（3）中线位置；作与基圆同心的多个简化圆弧（4），所述简化圆弧（4）均位于等效加工范围带（3）内；相邻简化圆弧（4）的圆心角不重叠分布，所有简化圆弧（4）的圆心角之和等于升程轮廓开角；升程轮廓开角为升程轮廓曲线两端点与基圆圆心所连线段的夹角；基圆轮廓和上述简化圆弧（4）组成等效加工轮廓；记录所有简化圆弧（4）信息，简化圆弧（4）信息包括：圆弧半径和圆弧圆心角；等效加工，以等效加工轮廓为对象进行激光加工，加工初始状态满足：激光头（14）端面至凸轮表面的法向距离为特定值，激光束法向入射凸轮表面并过基圆圆心，凸轮轴（6）的旋转中心轴为基圆圆柱的中心轴。2.根据权利要求1所述的一种凸轮轴表面激光加工方法，其特征在于：所述步骤B）中确定等效加工范围带（3）宽度的方法为仪器测量法，具体为聚焦激光束经由激光头（14）垂直入射激光功率密度计，变化激光头（14）与激光功率密度计的相对距离，测量每次距离变化的激光功率密度，记录数据，得到驼峰形功率密度-距离曲线，所述功率密度-距离曲线中，纵坐标为激光功率密度，横坐标为激光头（14）与激光功率密度计的距离，将曲线上纵坐标为满足等效加工条件的激光功率密度最小值，对应横坐标的两点S1和S2，S1和S2的差值为等效加工范围带（3）的宽度；所述步骤D）中，加工初始状态下，激光头（14）端面至凸轮表面的法向距离为S1和S2的均值。3.根据权利要求1所述的一种凸轮轴表面激光加工方法，其特征在于：所述步骤B）中确定等效加工范围带（3）宽度的方法为实际加工法，具体为在某平整试样的不同位置进行多个组别的加工，每次加工变化激光头（14）与式样表面的距离，并检测表面形貌；表面形貌相同说明激光头（14）与式样表面在这些距离下为等效加工，等效加工组别中激光头（14）与式样表面距离的最大值S2和最小值S1之间的差值为等效加工范围带（3）的宽度；所述步骤D）中，加工初始状态下，激光头（14）端面至凸轮表面的法向距离为S1和S2的均值。4.根据权利要求1所述的一种凸轮轴表面激光加工方法，其特征在于：所述步骤B）中确定等效加工范围带（3）宽度的方法为图像处理法，具体为聚焦激光束经由激光头（14）入射图像接收器，变化激光头（14）与激光功率密度计的相对距离，记录多组图像，对图像数据进行改变灰度及降噪处理，获得每组数据的光斑图像，并计算各光斑面积，统计数据，得到驼峰形光斑面积-距离曲线，所述光斑面积-距离曲线中，纵坐标为激光功率密度，横坐标为光斑面积，将曲线上纵坐标为满足等效加工条件的光斑面积最小值，对应横坐标的两点S1和S2，S1和S2的差值为等效加工范围带（3）的宽度；所述步骤D）中，加工初始状态下，激光头（14）端面至凸轮表面的法向距离为S1和S2的均值。5.根据权利要求1所述的一种凸轮轴表面激光加工方法，其特征在于：所述凸