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CN108914118B - 化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法 - Google Patents

化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法，采用激光熔覆工艺，送粉方式为同步送粉方式，保护气体和送粉气体均为惰性气体，工艺参数为：激光功率800‑2500W，扫描速度3‑12mm/s，气流量600‑2000L/h，离焦量1‑12mm，搭接率为10％‑50％。本发明实现了刀刃的近净成形，提高了曲面基体熔覆堆积件的成形精度，减少后续精加工量，从而大大减小了工作量，提高了生产效率，生产成本也得到有效控制。

Description

化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法
【技术领域】
本发明具体涉及一种化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法。
【背景技术】
模切工艺作为传统、经典制造技术，目前已广泛用于印刷、包装、手机数码附件产品、卫生医药用品、电子标签等十几个行业。由于传统的平压模切设备存在安全性差、自动化程度低、能量消耗高等系列问题，正在被市场淘汰，故而旋转模切装备的市场急剧扩大。
旋转模切设备核心部件为模切刀架，由模辊、圆辊和模架组成。其中模辊辊体上按被加工产品形状制造有刀刃。模辊、圆辊在模架作用下保持一定压力接触。生产中两辊体相对旋转、材料连续送进，在刀刃的压切作用下，便可加工需要形状相同的产品，目标产品的质量和精度主要决定于模辊刀刃制造精度。
申请日为2015年02月11日，申请号为201510072031.2的中国发明“一种旋转模切设备的模辊”，公开了一种旋转模切设备模辊刀刃的成型方法。申请日为2016年4月26，申请号为01610263947.0的中国发明“一种二维梯度的模切刀辊”，公开了一种二维梯度的模切刀辊的刀刃成形方法。但上述两项发明均不能实现刀刃熔覆堆积件高度与宽度方向的精确控制，实现旋转模切刀刃近净成形控制方法的精度控制要求。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法。
本发明是这样实现的：一种化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法，采用激光熔覆工艺，送粉方式为同步送粉方式，保护气体和送粉气体均为惰性气体，工艺参数为：激光功率800-2500W，扫描速度3-12mm/s，气流量600-2000L/h，离焦量1-12mm，搭接率为10％-50％。
进一步地，所述激光熔覆工艺中，熔覆喷头与模辊基体曲面的法线夹角控制在0-10°。
进一步地，所述激光熔覆工艺中，对于同一熔覆层，激光扫描路径为由中间到两边的顺序。
进一步地，所述激光熔覆工艺中，熔覆层高度方向的精度控制方法为通过调节离焦量来实现高度方向的精确控制，高度与离焦量满足以下公式：
y＝-4.556x+7.337(0＜x≤0.5)，y＝-2.986x+6.552(0.5≤x≤1)
其中，y指离焦量的大小，x指熔覆层高度(0＜x≤1)
进一步地，对于同一熔覆层，熔覆层宽度方向的精度控制方法为：
当所剩区域的宽度不足半道时，选择35％-50％的搭接率；
当所剩区域的宽度大于半道且小于整道宽度时，选择10％-15％的搭接率。
本发明的优点在于：解决了目前关于化妆棉模切刀刃采用激光熔覆制造中近净成形精度控制存在的缺点，也解决了传统铣削加工的刀刃在加工时寿命较短的问题，从而大大降低了刀刃的制造成本以及缩短了制造周期，为模切刀刃近净高度和宽度精度成形控制提供了一种有效的方法；实现了刀刃的近净成形，提高了曲面基体上熔覆堆积件宽度与高度方向的成形精度，减少后续精加工量，从而大大减小了工作量，提高了生产效率，生产成本也得到有效控制，并且最终获得的成形件的使用寿命较普通铣削加工模切刀具更长。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明中化妆棉模切刀辊的结构示意图。
图2为本发明中刃体的横截面放大图。
图3为本发明中同一熔覆层扫描路径规划图。
图4为本发明中刃体路径主视图。
图5为本发明中刃体路径侧视图。
【具体实施方式】
请参阅图1-2，一种化妆棉模切刀辊100，包括模辊基体1、左支撑轴2和右支撑轴3，所述左支撑轴2和右支撑轴3分别设于模辊基体1的左右两侧；所述模辊基体1上设有复数个刃体4，所述刃体4呈圆形。所述刃体4包括从里到外依次连接的基层41、过渡层42和熔覆层43，所述熔覆层43形成刀刃。所述模辊基体1的左右两端分别设有一保护环5，且所述保护环5的顶端高于所述刃体4的顶端。所述模辊基体1的直径为Φ100mm～Φ200mm。
一种化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法，采用激光熔覆工艺，送粉方式为同步送粉方式，保护气体和送粉气体均为惰性气体，工艺参数为：激光功率800-2500W，扫描速度3-12mm/s，气流量600-2000L/h，离焦量1-12mm，搭接率为10％-50％。
请再参阅图1和图3，所述激光熔覆工艺中，熔覆喷头与模辊基体1曲面的法线夹角控制在0-10°。在对模辊基体1曲面进行熔覆时，熔覆喷头6做圆形轨迹熔覆，所述喷头所旋转的方向保证粉末的合理利用。所述激光熔覆工艺中，对于同一熔覆层43，激光扫描路径为由中间到两边的顺序，可以减少热量堆积对于三角形熔覆堆积件的负面作用。在进行多层多道搭接熔覆时，熔覆层43存在熔化再凝固现象，不同的熔覆路径会影响甚至导致熔覆堆积件无法成形。通过由中间到两边的扫描路径，进行模辊基体1熔覆件的堆积成形，最终使得成形宽度精度得到大大提高；通过调整熔覆喷头6的偏移量，从而使得多层熔覆件的熔覆高度得到精确控制。
所述激光熔覆工艺中，熔覆层43高度方向的精度控制方法为高度与离焦量满足以下公式：
y＝-4.556x+7.337(0＜x≤0.5)，y＝-2.986x+6.552(0.5≤x≤1)
其中，y指离焦量的大小，x指熔覆层高度(0＜x≤1)
通过选定的激光熔覆工艺参数，采用调整熔覆喷头6的上下偏移量，高度与离焦量能够满足上述公式时，即可实现高度方向精确的调节，从而实现对曲面基体熔覆堆积件高度方向的精确控制，使高度方向成形精度得到有效提高，减少磨削加工量，通过调整熔覆喷头6的偏移量调节单层高度，使得每层高度值相同，如此可以提高三角形熔覆堆积件的高度精度。
对于同一熔覆层43，熔覆层43宽度方向的精度控制方法为：
当所剩区域的宽度不足半道时，选择35％-50％的搭接率；
当所剩区域的宽度大于半道且小于整道宽度时，选择10％-15％的搭接率。
所述激光熔覆工艺具体操作方法如下：
步骤1：根据刃体4的结构，采用编程语言的方法，在离线状态下编写刃体4具体结构的熔覆路径程序；
步骤2：对模辊基体1进行简单的前期热处理，通过装夹以及定位装置将模切刀辊100定位安装在数控设备上；
步骤3：采用步骤1的程序语言，完成刃体4的整个熔覆成形过程，让模辊基体1在空气中自然冷却；
步骤4：冷却后，对刃体4熔覆成形工件进行高度和宽度方向的精度检测；
步骤5：检验刀刃成形情况，等待进入后续模辊加工程序。
图2，本发明获得的熔覆堆积件即上文所述刀刃的宽度、高度精度误差都在2％-5％以内，基本实现曲面基体的模切刀刃的近净成形。本发明对激光扫描路径进行合理规划，能有效控制曲面基体刀刃近净成形的高度和宽度的成形精度。在Y轴方向上的高度成形精度0-Yn呈现，如图2所示的a、b、c、d共计四层，根据实际需要取舍所需熔覆叠加的层数；在X轴方向上0～Xn的宽度成形精度，如图2所示的每一层，每层需要熔覆多道也是根据刀刃的大小取舍。
图3为同一层熔覆采用先中间后两边的熔覆轨迹，通过测量激光熔覆层43与过渡层42，成形精度得到有效控制。图4为熔覆圆形刃体路径主视图，图5为熔覆圆形刃体路径侧视图，图4和图5所示，熔覆喷头6与法线11夹角β，所述熔覆头与法线11夹角β应该在(0-10°)内，按照编程路径进行圆形轨迹熔覆，整个过程中曲面基体位置固定。图4所示夹角方式能够有效提高整个熔覆过程中粉末利用率。
本发明通过采用激光熔覆技术解决了目前关于化妆棉模切刀刃采用激光熔覆制造近净成形精度控制存在的缺点，同时也解决了传统铣削加工的刀刃在加工时寿命较短的问题，从而大大降低了刀刃的制造成本以及缩短了制造周期，为模切刀刃近净高度和宽度精度成形控制提供了一种有效的方法。本发明实现了刀刃的近净成形，提高了曲面基体熔覆堆积件宽度与高度方向的成形精度，即减少后续精加工量对后续需要机床或者砂轮等进行精加工部分较少，从而大大减小了工作量，提高了生产效率，生产成本也得到有效控制，并且最终获得的成形件的使用寿命较普通工件更长。

Claims (1)

1.一种化妆棉模切刀刃激光熔覆近净成形控制方法，其特征在于：采用激光熔覆工艺，送粉方式为同步送粉方式，保护气体和送粉气体均为惰性气体，工艺参数为：激光功率800-2500 W，扫描速度3-12 mm/s，气流量600-2000 L/h，离焦量1- 12mm，搭接率为10%-50%；
所述激光熔覆工艺中，模辊基体的直径为Φ100mm～Φ200mm，熔覆喷头与模辊基体曲面的法线夹角控制在0-10°；
所述激光熔覆工艺中，对于同一熔覆层，激光扫描路径为由中间到两边的顺序；
所述激光熔覆工艺中，其它工艺参数相同的条件下，熔覆层高度方向的精度控制方法为通过调节离焦量来实现高度方向的精确控制，高度与离焦量满足以下公式：
y=-4.556x+7.337（0＜x≤0.5），y=-2.986x+6.552（0.5≤x≤1）
其中，y指离焦量的大小，x指熔覆层高度（0＜x≤1）；
对于同一熔覆层，熔覆层宽度方向的精度控制方法为：
当所剩区域的宽度不足半道时，选择35%-50%的搭接率；
当所剩区域的宽度大于半道且小于整道宽度时，选择10%-15%的搭接率。
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