本申请涉及激光抛光技术领域，特别涉及一种稳态磁场辅助的激光微抛光设备。
背景技术：
现代制造业中常常需要对工件表面进行抛光，尤其对于通过slm(selectivelasermelting，选择性激光熔化)等3d打印技术获得的金属零件，其表面非常粗糙，后续的抛光是十分必要的。抛光工作传统意义上采用手工作业的方式，抛光精度差、效率低、抛光质量缺乏一致性和稳定性；而且，手工抛光的工作极其单调枯燥。针对这些问题，激光抛光应运而生，激光抛光属于非接触加工过程，通过计算机程序控制即可可以实现加工过程的自动化，可控性强，具有高精度、高效率和高稳定性等优点。
传统的激光抛光设备在对待加工工件进行抛光等激光加工作业时，对工件的位置和姿态具有较高的要求，工件需要以较高的精度被夹具等夹持在基底上，存在更换工件操作不便、激光加工效率低下的技术问题。
技术实现要素：
本申请的目的在于提供一种稳态磁场辅助的激光微抛光设备，旨在解决的传统的激光加工设备操作不便、加工效率低下技术问题。
本申请是这样实现的，一种稳态磁场辅助的激光微抛光设备，包括柜体、连接所述柜体的工作台、连接所述工作台的电控永磁组件、能够向所述电控永磁组件发射激光的激光发生装置、能够产生包围待加工的工件的惰性气体的气路装置、用于对所述激光发生装置进行散热的降温装置，以及用于控制所述电控永磁组件、所述激光发生装置、所述气路装置和所述降温装置的控制设备；所述控制设备能够控制所述电控永磁组件的充磁和退磁。
在本申请的一个实施例中，所述电控永磁组件包括具有容纳槽和吸附面的吸盘、设置于所述容纳槽内的主磁体，以及设置于所述主磁体的远离所述吸附面的一侧的可逆磁体；所述主磁体的n极与s极朝向固定不变，所述可逆磁体的n极与s极朝向可逆；相邻的所述主磁体同极相对设置，所述可逆磁体的其中一个磁极与相邻的所述主磁体之间的缝隙相对设置，且所述可逆磁体的另一个磁极背对相邻的所述主磁体之间的缝隙设置。
在本申请的一个实施例中，所述电控永磁组件还包括连接所述吸盘的旋转电机，所述旋转电机能够驱动所述吸盘绕平行于所述吸附面的旋转轴旋转。
在本申请的一个实施例中，所述电控永磁组件还包括具有容纳腔的壳体，所述吸盘设置于所述容纳腔中。
在本申请的一个实施例中，所述可逆磁体采用电磁线圈，所述控制设备包括连接所述电磁线圈的控制电路，且所述控制电路用于通过控制所述电磁线圈的电流方向控制所述可逆磁体的磁极方向。
在本申请的一个实施例中，所述激光发生装置包括用于产生激光的激光发生器、连接所述激光发生器且用于输出激光的激光输出件，以及连接所述激光输出件的移动组件；所述移动组件用于控制所述激光输出件的位置的移动组件。
在本申请的一个实施例中，所述移动组件包括导轨、电机和传动组件，所述激光输出件可活动连接所述导轨，所述电机用于通过所述传动组件驱动所述激光输出件沿所述导轨移动。
在本申请的一个实施例中，所述降温装置包括循环水冷机，以及连接所述循环水冷机和所述激光发生器的输水管，所述输水管用于在所述循环水冷机和所述激光发生器之间形成水回路。
在本申请的一个实施例中，所述柜体包括立柱、连接所述立柱的横梁，以及连接所述立柱和所述横梁的外板，所述工作台将所述柜体分为上柜体和下柜体，所述激光输出件和所述移动组件设置于所述上柜体中，所述激光发生器和所述循环水冷机设置于所述下柜体中。
在本申请的一个实施例中，所述气路装置包括储存有高压惰性气体的储气瓶、连接所述储气瓶的气阀，以及连接所述气阀和所述电控永磁组件的输气管，所述输气管用于将所述储气瓶内的高压惰性气体输送至所述电控永磁组件。
实施本申请任一实施例提供的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，至少能够达到以下有益技术效果：
本申请各实施例提供的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，通过电控永磁组件实现对待加工的工件的位置与姿态的固定，只需将待加工的工件放置在预设的位置上，然后通过控制设备控制电控永磁组件充磁，工件即被牢牢吸附，工件的拆卸与安装方便快捷，有利于提高稳态磁场辅助的激光微抛光设备的自动化程度；电控永磁组件无需实时通电以吸附工件，充磁和退磁的过程均只需数秒的通电，更加节能，不会因停电失磁；电控永磁组件充磁和退磁的过程中，其表面各部分的磁吸附力是均匀变化的，工件的位置不会因磁吸附力分布不均匀而发生变化；电控永磁组件产生的稳态磁场可以辅助激光抛光，在不改变激光工艺参数的条件下，能够抑制抛光层表面的波纹。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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本申请的一些实施例，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。
图1是本申请的一个实施例提供的稳态磁场辅助的激光微抛光设备的结构示意图；
图2是图1中的稳态磁场辅助的激光微抛光设备的爆炸示意图；
图3是申请的一个实施例提供的电控永磁组件的结构示意图；
图4是申请的一个实施例提供的电控永磁组件的原理示意图。
上述附图所涉及的标号明细如下：
1-柜体；11-立柱；12-横梁；13-外板；2-工作台；3-电控永磁组件；31-吸盘；311-吸附面；312-容纳槽；32-主磁体；33-可逆磁体；34-旋转电机；35-壳体；351-容纳腔；36-柱状件；4-激光发生装置；41-激光发生器；42-激光输出件；43-移动组件；5-降温装置；6-控制设备；7-工件。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。
请参阅图1和图2，本申请的一个实施例提供了一种稳态磁场辅助的激光微抛光设备，包括柜体1、连接柜体1的工作台2、连接工作台2的电控永磁组件3、能够向电控永磁组件3发射激光的激光发生装置4、能够产生包围待加工的工件的惰性气体的气路装置(图中未示出)、用于对激光发生装置4进行散热的降温装置5，以及用于控制电控永磁组件3、激光发生装置4、气路装置和降温装置5的控制设备6；控制设备6能够控制电控永磁组件3的充磁和退磁。
具体而言，本实施例提供的稳态磁场辅助的激光微抛光设备是这样工作的：
控制设备6控制电控永磁组件3充磁后，待加工的工件7在磁力的作用下被吸附在电控永磁组件3上，即可实现待加工的工件7的安装；控制设备6控制降温装置5运转后，进一步控制激光发生装置4开始工作，产生能够用于激光切割、激光打标，或者激光抛光等激光加工作业的激光；控制设备6控制气路装置开始工作后，控制激光在待加工的工件7表面进行激光加工作业；加工完成后，电控永磁组件3退磁，即可取下工件7并安装下一个待加工的工件7。
实施本实施例提供的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，至少能够达到以下有益技术效果：
本实施例提供的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，通过电控永磁组件3实现对待加工的工件7的位置与姿态的固定，只需将待加工的工件7放置在预设的位置上，然后通过控制设备6控制电控永磁组件3充磁，工件7即被牢牢吸附，工件7的拆卸与安装方便快捷，有利于提高稳态磁场辅助的激光微抛光设备的自动化程度；电控永磁组件3无需实时通电以吸附工件7，充磁和退磁的过程均只需数秒的通电，更加节能，不会因停电失磁；电控永磁组件3充磁和退磁的过程中，其表面各部分的磁吸附力是均匀变化的，工件7的位置不会因磁吸附力分布不均匀而发生变化；电控永磁组件3产生的稳态磁场可以辅助激光抛光，在不改变激光工艺参数的条件下，能够抑制抛光层表面的波纹。
请参阅图3和图4，在本申请的一个实施例中，电控永磁组件3包括具有容纳槽312和吸附面311的吸盘31、设置于容纳槽312内的主磁体32，以及设置于主磁体32的远离吸附面311的一侧的可逆磁体33；主磁体32的n极与s极朝向固定不变，可逆磁体33的n极与s极朝向可逆；相邻的主磁体32同极相对设置，可逆磁体33的其中一个磁极与相邻的主磁体32之间的缝隙相对设置，且可逆磁体33的另一个磁极背对相邻的主磁体32之间的缝隙设置。
这样，通过向可逆磁体33正向通电，即可对实现对电控永磁组件3的充磁；向可逆磁体33反向通电，即可实现对电控永磁组件3的退磁。举例而言，当相邻的主磁体32的n极相对设置，可逆磁体33的其中一个磁极正对相邻的主磁体32的n极之间的缝隙设置；可逆磁体33正向通电时，可逆磁体33的n极正对主磁体32所在的方向，主磁体32的磁场线在可逆磁体33的引导下从吸附面311伸出，电控永磁组件3获得磁性并能够吸附工件7；可逆磁体33反向通电时，可逆磁体33的s极正对主磁体32所在的方向，主磁体32的磁场线在可逆磁体33的引导下在吸盘31内部闭合成环，电控永磁组件3失去磁性完成退磁，此时可以取下加工完毕的工件7。
作为本实施例的一个具体方案，吸盘31采用铁磁性材料制成，以实现可逆磁体33对电控永磁组件3的充磁与退磁；容纳槽312可以是设置在吸盘31设有吸附面311的一侧的，也可以是设置在吸盘31的背对吸附面311的一侧的；电控永磁组件3还包括顶盖，顶盖设置于主磁体32远离容纳槽312的底面的一侧。
请参阅图3和图4，在本申请的一个实施例中，电控永磁组件3还包括连接吸盘31的旋转电机34，旋转电机34能够驱动吸盘31绕平行于吸附面311的旋转轴旋转。
这样，对于待加工的工件7表面呈球形或者弧形时的情形，只需要通过控制设备6控制旋转电机34带动吸盘31旋转，并控制激光输出件42和工件7沿平行于旋转电机34的旋转轴的方向相对移动，即可使得激光聚焦点在工件7表面的移动，从而对工件7进行激光抛光、激光打标等。
作为本实施例的一个具体方案，旋转电机34采用步进电机，且电控永磁组件3还包括连接步进电机且用于检测步进电机的旋转角度的角度传感器，可选的，角度传感器采用霍尔传感器，以对步进电机的旋转角度进行实时监测。步进电机具有更高的控制精度；采用诸如霍尔传感器等传感器角度检测步进电机的旋转角度的角度，可以形成实时的负反馈回路，进一步提高了控制设备6对旋转电机34旋转角度的控制精度。
请参阅图3和图4，在本申请的一个实施例中，电控永磁组件3还包括具有容纳腔351的壳体35，吸盘31设置于容纳腔351中。
吸盘31设置于容纳腔351中，有利于提升电控永磁组件3的气密性，这样，可以减少气路装置需要向待加工工件7输送的惰性气体的量，对于气路装置具有储气瓶的方案，可以节约储气瓶中的惰性气体。
作为本实施例的一个具体方案，壳体35开设有用于供惰性气体输入的进气孔，对于壳体35气密性较好的方案，也可以在壳体35上开设用于平衡容纳腔351内外气压的排气孔；壳体35的正对激光输出件42的一侧开设有窗口，且窗口处设有石英玻璃。
请参阅图3和图4，在本申请的一个实施例中，可逆磁体33采用电磁线圈，控制设备6包括连接电磁线圈的控制电路，且控制电路用于通过控制电磁线圈的电流方向控制可逆磁体33的磁极方向。
作为本实施例的一个具体方案，相邻的主磁体32的同极相对设置，且相邻的主磁体32件设置有由铁磁性材料制成的柱状件35，电磁线圈缠绕柱状件35设置；这样，电磁线圈正向通电时，主磁体32的磁场线在电磁线圈的引导下从吸附面311伸出，电控永磁组件3获得磁性并能够吸附工件7；电磁线圈反向通电时，主磁体32的磁场线在电磁线圈的引导下在吸盘31内部闭合成环，电控永磁组件3失去磁性完成退磁，此时可以取下加工完毕的工件7。
请参阅图1和图2，在本申请的一个实施例中，激光发生装置4包括用于产生激光的激光发生器41、连接激光发生器41且用于输出激光的激光输出件42，以及连接激光输出件42的移动组件43；移动组件43用于控制激光输出件42的位置的移动组件43。进一步的，移动组件43包括导轨、电机和传动组件，激光输出件42可活动连接导轨，电机用于通过传动组件驱动激光输出件42沿导轨移动。
作为本实施例的一个具体方案，传动组件包括连接电机转子的齿轮，导轨采用带有能够与齿轮啮合的带齿导轨；电机与激光输出件连接，电机能够通过齿轮的转动带动激光输出件沿导轨移动。而且，导轨采用弧线导轨，以适配于待加工的工件7表面呈球形或者弧形时的情形；或者，导轨采用直线导轨，以适配于待加工的工件7表面为平面的情形。
作为本实施例的一个优选方案，激光输出件42能够调整激光输出的方向，比如，激光输出件42包括激光输出头、正对激光输出头依次设置的振镜组件，振镜组件包括偏折振镜和波前整形镜，激光输出头输出的激光经过波前整形镜后被整形为平顶聚焦光斑，偏折振镜则用于控制激光输出头输出的激光的方向和聚焦位置，从而使得激光以预设的角度照射到待加工的工件7表面。更为具体的，振镜组件采用三轴联动振镜。在本实施例中，平顶聚焦光斑指的是，激光光斑各处的光功率密度是十分接近的，这样，在平面坐标-激光强度的关系图中，激光强度呈具有平顶的高凸起状，故称作平顶聚焦光斑。
请参阅图1和图2，在本申请的一个实施例中，降温装置5包括循环水冷机，以及连接循环水冷机和激光发生器41的输水管，输水管用于在循环水冷机和激光发生器41之间形成水回路。激光发生器41在工作过程中会产生巨大的热能，循环水冷机通过输水管形成的水回路对激光发生器41进行降温。
具体而言，循环水冷机包括连接输水管的制冷器和水泵，输水管中的水在水泵的作用下沿水回路循环流动，流入制冷器的水在制冷器的卡诺循环作用下降温后，被重新泵入激光发生器41并带走激光发生器41工作过程中产生的热能。在本申请各实施例中，控制设备6控制降温装置5开启后，方可启动激光发生器41。
请参阅图1和图2，在本申请的一个实施例中，柜体1包括立柱11、连接立柱11的横梁12，以及连接立柱11和横梁12的外板13，工作台2将柜体1分为上柜体1和下柜体1，激光输出件42和移动组件43设置于上柜体1中，激光发生器41和循环水冷机设置于下柜体1中。
更为具体的，对于气路装置设置有储气瓶和气阀的方案，储气瓶和气阀也可以是设置在下柜体1中的。通过横梁12、立柱11和外板13形成的上柜体1和下柜体1，具有更好的密封性，防水防尘，且能够避免激光对操作人员造成伤害。
在本申请的一个实施例中，气路装置包括储存有高压惰性气体的储气瓶、连接储气瓶的气阀，以及连接气阀和电控永磁组件3的输气管，输气管用于将储气瓶内的高压惰性气体输送至电控永磁组件3。
储气瓶中储存有大量的高压的惰性气体，如氦气等；在气阀打开后，储气瓶中的气体即可在气压作用下沿输气管被输送至电控永磁组件3，并在电控永磁组件3处形成具有保护功能的气体氛围，避免激光抛光过程中，金属件因在激光照射下升温而被氧化。在本申请各实施例中，控制设备6控制气路装置开启并等待一段时间后，方可开始激光加工。
以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
1.一种稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，包括柜体、连接所述柜体的工作台、连接所述工作台的电控永磁组件、能够向所述电控永磁组件发射激光的激光发生装置、能够产生包围待加工的工件的惰性气体的气路装置、用于对所述激光发生装置进行散热的降温装置，以及用于控制所述电控永磁组件、所述激光发生装置、所述气路装置和所述降温装置的控制设备；所述控制设备能够控制所述电控永磁组件的充磁和退磁。
2.如权利要求1所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述电控永磁组件包括具有容纳槽和吸附面的吸盘、设置于所述容纳槽内的主磁体，以及设置于所述主磁体的远离所述吸附面的一侧的可逆磁体；所述主磁体的n极与s极朝向固定不变，所述可逆磁体的n极与s极朝向可逆；相邻的所述主磁体同极相对设置，所述可逆磁体的其中一个磁极与相邻的所述主磁体之间的缝隙相对设置，且所述可逆磁体的另一个磁极背对相邻的所述主磁体之间的缝隙设置。
3.如权利要求2所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述电控永磁组件还包括连接所述吸盘的旋转电机，所述旋转电机能够驱动所述吸盘绕平行于所述吸附面的旋转轴旋转。
4.如权利要求2所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述电控永磁组件还包括具有容纳腔的壳体，所述吸盘设置于所述容纳腔中。
5.如权利要求2所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述可逆磁体采用电磁线圈，所述控制设备包括连接所述电磁线圈的控制电路，且所述控制电路用于通过控制所述电磁线圈的电流方向控制所述可逆磁体的磁极方向。
6.如权利要求1-5任一项所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述激光发生装置包括用于产生激光的激光发生器、连接所述激光发生器且用于输出激光的激光输出件，以及连接所述激光输出件的移动组件；所述移动组件用于控制所述激光输出件的位置的移动组件。
7.如权利要求6所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述移动组件包括导轨、电机和传动组件，所述激光输出件可活动连接所述导轨，所述电机用于通过所述传动组件驱动所述激光输出件沿所述导轨移动。
8.如权利要求6所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述降温装置包括循环水冷机，以及连接所述循环水冷机和所述激光发生器的输水管，所述输水管用于在所述循环水冷机和所述激光发生器之间形成水回路。
9.如权利要求8所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述柜体包括立柱、连接所述立柱的横梁，以及连接所述立柱和所述横梁的外板，所述工作台将所述柜体分为上柜体和下柜体，所述激光输出件和所述移动组件设置于所述上柜体中，所述激光发生器和所述循环水冷机设置于所述下柜体中。
10.如权利要求1-5任一项所述的稳态磁场辅助的激光微抛光设备，其特征在于，所述气路装置包括储存有高压惰性气体的储气瓶、连接所述储气瓶的气阀，以及连接所述气阀和所述电控永磁组件的输气管，所述输气管用于将所述储气瓶内的高压惰性气体输送至所述电控永磁组件。
技术总结