一种用于确定激光标刻机延时参数的方法

  (19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号5.4(22)申请日2023.04.27(71)申请人昆明理工大学地址650000云南省昆明市呈贡区昆明理工大学(72)发明人(74)专利代理机构昆明同聚专利代理有限公司53214专利代理师(51)Int.Cl.B23K26/062(2014.01)B23K26/364(2014.01)(54)发明名称一种用于确定激光标刻机延时参数的方法(57)摘要本发明公开了一种用于确定激光标刻机延时参数的方法，具体包括以下步骤：首先，确定动压槽的图形几何参数以及激光加工工艺参数；其次，利用激光标刻机和粗糙度轮廓仪分别进行动压槽加工及二维表面形貌测量，并采用控制变量法，通过实验获得开激光前延时、开激光后延时、关激光前延时及关激光后延时对动压槽加工质量的影响；最后，通过分析实验结果，确定各个延时参数的合理值。所描述的方法可以实现合理激光延时参数的确定，具有操作简单易行等特点。权利要求书1页说明书3页附图5页CN1164085401.一种用于确定激光标刻机延时参数的方法，其特征是所述方法有以下步骤：（1）确定动压槽的图形几何参数以及激光加工工艺参数；（2）利用激光标刻机和粗糙度轮廓仪分别进行动压槽加工及二维表面形貌测量；（3）采用控制变量法，通过实验获得开激光前延时、开激光后延时、关激光前延时及关激光后延时对动压槽加工质量的影响；（4）分析实验结果，确定各个延时参数的合理值。2.依据权利要求1所述的用于确定激光标刻机延时参数的方法，其特征是步骤（1）所述动压槽的图形为矩形、正方形、三角形、螺旋形、T形、U形、人字形、圆弧形中任意一种。3.依据权利要求1所述的用于确定激光标刻机延时参数的方法，其特征是步骤（1）所述的激光加工工艺参数为激光功率110000mm/s，空移速度1100次。4.依据权利要求1所述的用于确定激光标刻机延时参数的方法，其特征是步骤（3）所述的开激光前延时是指激光出光前等待振镜到位的时间，开激光后延时是指激光在开光状态下振镜在标刻起点处停留的时间，关激光前延时是指激光关光前延迟的时间，而关激光后延时是激光关光状态下在标刻末点处停留的时间。5.依据权利要求1所述的用于确定激光标刻机延时参数的方法，其特征是所述的开激光前延时11000μs。6.依据权利要求1所述的用于确定激光标刻机延时参数的方法，其特征是所述的动压槽可替换为其他微槽。CN116408540一种用于确定激光标刻机延时参数的方法技术领域[0001]本发明涉及一种用于确定激光标刻机延时参数的方法，属于激光精密加工技术领背景技术[0002]随着激光技术的发展，激光标刻机已大范围的应用于机械密封领域的各类动压槽加工中。动压槽激光加工的原理是其利用高能量密度激光束在振镜的作用下按照扫描路径依次对密封端面材料来逐层烧蚀以形成动压槽。由于动压槽的结构精细且特殊，其加工精度不足易造成密封性能的不稳定或密封失效，因此对动压槽的加工精度提出了很高的要求。众所周知的是，激光功率、扫描速度、重复频率、填充间距、标刻次数等工艺参数是影响动压槽加工精度的最重要的条件。但激光延时参数对动压槽加工精度的影响也不可忽视，延时参数设置不合理易造成标刻起始段和末端出现重笔或缺口等缺陷，因此导致动压槽加工精度的下降。因此，有必要对激光延时参数做到合理设置。发明内容[0003]针对以上问题，本发明旨在提供一种用于确定激光标刻机延时参数的方法。[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：（1）确定动压槽的图形几何参数以及激光加工工艺参数；（2）利用激光标刻机和粗糙度轮廓仪分别进行动压槽加工及二维表面形貌测量；（3）采用控制变量法，通过实验获得开激光前延时、开激光后延时、关激光前延时及关激光后延时对动压槽加工质量的影响；（4）分析实验结果，确定各个延时参数的合理值。[0005]优选的，动压槽图形的形状不限，包括矩形、正方形、三角形、螺旋形、T形、U形、人字形、圆弧形等形状。[0006]优选的，工艺参数：激光功率110000mm/s，空移速度1100次。[0007]优选的，延迟参数：开激光前延时11000μs。[0008]优选的，采用激光标刻机进行动压槽加工，采用粗糙度轮廓仪进行动压槽二维表面形貌测量。[0009]本发明的优点：本发明提供一种用于确定激光标刻机延时参数的方法，具有操作简单易行等优点，所确定的激光延时参数能够保证动压槽较好的标刻效果。[0010]本发明的有益效果：本发明可以有效确定合理的激光延时参数，为机械密封动压槽以及其他微槽的精密加工奠定基础。CN116408540附图说明[0011]图1为本发明的流程图；图2为不同开激光前延时下的动压槽二维表面形貌图；图3为不同开激光后延时下的动压槽二维表面形貌图；图4为不同关激光前延时下的动压槽二维表面形貌图；图5为不同关激光后延时下的动压槽二维表面形貌图；图6为开激光前延时50μs、开激光后延时500μs、关激光前延时50μs、关激光后延时50μs下的动压槽二维表面形貌图。具体实施方式[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。[0013]实施例1：首先确定动压槽加工图形的形状和尺寸等几何参数，并确定一组动压槽激光加工工艺参数：激光功率P、扫描速度vscan0、填充间距S次利用激光标刻机和粗糙度轮廓仪进行动压槽加工及二维表面形貌测量，并采用控制变量法，通过实验获得开激光前延时、开激光后延时、关激光前延时及关激光后延时对动压槽加工质量的影响；最后通过一系列分析激光延时参数对标刻起点和标刻末点影响的实验结果，确定各个延时参数的合理值。[0014]实施例2：加工图形为53mm矩形，填充方式为沿矩形长度（5mm）方向对图形进行单向填充。所采用的激光加工工艺参数为激光功率8.5W，重复频率60kHz，扫描速度555.18mms，标刻次数8次，填充间距13μm，利用LM‑20型光纤激光标刻机进行动压槽加工，并利用SEF‑680型表面粗糙度轮廓形状测定机沿矩形宽度（3mm）方向进行动压槽二维表面形貌测量。固定延时参数：开激光前延时1μs、开激光后延时1μs、关激光前延时1μs、光激光后延时1μs。各个延时参数研究范围：开激光前延时10500μs、关激光前延时10100μs。采用控制变量法开展不同延时参数对动压槽加工质量的影响分析。[0015]图2为不同开激光前延时下的动压槽二维表面形貌图。由图可知，不同开激光前延时下呈现出基本相同的二维表面形貌，表现在标刻起始段和标刻末段均有一段材料未被去除，槽底的表面形貌基本一致，说明开激光前延时对加工质量的影响可忽略不计。考虑振镜充分定位及加工效率等因素，可将开激光前延时确定为50μs。[0016]图3为不同开激光后延时下的动压槽二维表面形貌图。从图中能够准确的看出，开激光后延时小于400μs时，标刻起始段均存在未标刻现象；当开激光后延时大于400μs时，标刻起始 段已完全消除不连续加工现象。考虑激光器电源响应时间及加工效率等因素，可将开 激光后延时确定为500μs。 [0017] 图4是不同关激光前延时下的动压槽二维表面形貌图。由图可知，关激光前延时为 10μs时，标刻末点处存在一小段材料未被去除；关激光前延时达到20μs后，标刻末点处已消 除不连续加工的现象。考虑振镜充分定位及加工效率等因素，可将关激光前延时设置 为50μs。 [0018] 图5是不同关激光后延时下的动压槽二维表面形貌图。由图可知，关激光后延时在 10μs时与其他值下的二维表面形貌几乎一致，这说明关激光后延时对加工质量的影响非常 CN116408540 有限，考虑激光器充分关光和加工效率等因素，可将关激光后延时确定为50μs。[0019] 图6为开激光前延时50μs、开激光后延时500μs、关激光前延时50μs、关激光后延时 50μs下的动压槽二维表面形貌图。由图可知，采用该组延时参数，两侧的槽内侧壁较为光滑 平整且几乎与槽底垂直，左端的标刻起点和右端的标刻末点均位于槽底处，说明该组延时 参数设置较为合理，能够得到满意的动压槽加工形状。 [0020] 应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的 原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和发明的情况下所做的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围以内。此外，本发明所附权利要求旨 在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修 CN116408540 CN116408540 CN116408540 CN116408540 CN116408540 10CN 116408540