專利名稱：一種彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機械加工領域，特別是涉及一種彩色顯像管玻屏制造用凸模 激光熔覆修復裝置，屬于利用激光進行的機械制造與加工領域。
背景技術：
彩色顯像管玻屏是將高溫玻璃熔液滴在玻屏模具中，并通過玻屏壓機壓制成型 的。彩色顯像管玻屏模具主要由屏凸模、模圈以及底模三部分組成。玻屏壓制時，通過料滴 剪刀機將高溫熔化的玻璃料滴剪切滴入底模中，在玻屏壓機的作用下，屏凸模向下運動，與 底模一起將玻璃熔液壓制成型，玻璃成型后通過模具的冷卻而固化成玻屏。在此過程中，凸 模的冷卻主要是通過凸模內腔流動的冷卻水而降低凸模表面和側壁的溫度。在壓制過程 中，凸模的溫度控制對玻屏的成型起著關鍵性作用。由于玻屏的內面數(shù)據(jù)直接影響到電視畫面的成像效果，因此凸模的表面質量以及 凸模內腔的冷卻結構對玻屏的質量有著決定性的作用。隨著市場競爭的日益激烈，為了提高生產(chǎn)效率，隨著玻屏壓機工作節(jié)拍不斷提高， 致使玻屏的保壓時間(也即玻屏的定型時間)縮短，從而對凸模表面及側壁的溫度控制提 出了更高的要求。此外，為了降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，對凸模的使用壽命也提出了越 來越高的要求。近年來，為了滿足日益提高玻屏產(chǎn)量、提高屏凸模表面及側壁的溫度控制、提升屏 凸模使用壽命的迫切要求，彩色顯像管模具領域的技術人員不斷開拓創(chuàng)新。其主要發(fā)展集 中體現(xiàn)在通過改進屏凸模內腔結構的設計，以提高凸模的溫控及散熱性能，進而保證高 品質的玻屏成型。例如河南安飛電子玻璃有限公司張曉慶在《模具制造》2008年第8卷 第1期《彩色顯像管屏玻殼凸模內腔的改進》一文中提出了一種彩色顯像管屏凸模內腔改 進設計的基本思路及改進后的加工方法，以及中國專利“彩色顯像管玻殼成型模具保溫裝 置”(專利號:ZL200420086270. 0)與中國專利“彩色顯像管玻屏成型用凸?！?專利號 ZL200420118649. 5)。然而在實際壓制玻屏時，屏凸模表面在生產(chǎn)過程中將不可避免地因壓制玻屏以保 證玻屏數(shù)據(jù)而不斷加工，致使凸模壁厚不斷變薄。此外，為了滿足日益提高玻屏產(chǎn)量的迫切 要求，隨著玻屏壓機工作節(jié)拍的不斷提高，勢必加快屏凸模壁厚不斷變薄的速度，這對于進 一步延長凸模的使用壽命將是一個巨大的挑戰(zhàn)，因此，如何對屏凸模進行修復以延長其使 用壽命并適應不斷提高的玻屏壓機工作節(jié)拍是一個亟待解決的問題。
發(fā)明內容本實用新型為提供一種彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置，該裝置能夠對 壁厚經(jīng)磨損變薄而無法滿足壓制玻屏要求的凸模內腔進行激光熔覆修復，以進一步延長凸 模的使用壽命。本實用新型所提供的一種彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置，包括激光器和數(shù)控機床，所述機床的床身上裝有導光系統(tǒng)、X向平移導軌、在X向平移導軌上的且與其 垂直設置的Y向平移導軌以及設置在Y向平移導軌上的工作平臺，導光系統(tǒng)出射光路上安 裝有激光加工頭，待修復的屏凸模安裝在工作平臺上，導光系統(tǒng)的輸入端聯(lián)接激光器的輸 出，激光加工頭的輸入端聯(lián)接導光系統(tǒng)的輸出端，激光加工頭的光軸與待修復的屏凸模的 內腔表面垂直，待修復的屏凸模以其內腔表面垂直面向于激光加工頭光軸的方向安裝在工 作平臺上，所述激光器為大功率激光器，數(shù)控機床中設置有調節(jié)與控制激光加工頭在Z向 上激光離焦量的裝置，所述激光加工頭內設有位于導光系統(tǒng)出射光路上的聚焦透鏡，所述 激光加工頭內設有位于導光系統(tǒng)出射光路上的反射鏡以及拋物面反射式聚焦鏡。本實用新型采用高功率激光器作為加工光源，對壁厚經(jīng)磨損變薄而無法滿足壓制 玻屏要求的凸模內腔進行激光熔覆修復，進而保證凸模進行玻屏壓制時的壁厚要求，可以 進一步延長凸模的使用壽命，在工作過程中采用金屬拋物面聚焦系統(tǒng)，所以散熱快，熱變形 小，工作穩(wěn)定，采用三軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)與激光加工頭和工作平臺移動速度的計算機控制相 結合，能夠在線調節(jié)，實現(xiàn)界面熔合完整、熔覆質量好的熔覆層，本實用新型結構簡單，使用 壽命長，工作穩(wěn)定，且加工效率高、產(chǎn)品質量好。

圖1為本實用新型的結構示意圖圖2為導光系統(tǒng)4的結構示意圖圖3為激光加工頭采用透射方式聚焦的示意圖圖4為激光加工頭采用拋物面反射方式聚焦的示意圖圖5為現(xiàn)有技術中的彩色顯像管玻屏成型用凸模的一般結構主視圖圖6為利用激光熔覆修復屏凸模內腔的原理示意圖。
具體實施方式
為進一步理解本發(fā)明，給出具體實施方式
，實施例中給出的數(shù)據(jù)僅為解釋本發(fā)明 所用，并非限制本實用新型的保護范圍，凡根據(jù)本實用新型主要技術方案的精神實質所做 等效變換或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。本實用新型所述的X、Y、Z方向為通常的立體坐標系。本實用新型是一種彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置，其結構如圖1、圖2 所示，數(shù)控機床3上設有激光器1，所述機床3的機身上裝有導光系統(tǒng)4、X向平移導軌301、 置放在X向平移導軌301上的且與其垂直放置的Y向平移導軌302以及置放在Y向平移導 軌302上的工作平臺303，導光系統(tǒng)4出射光路上安裝有激光加工頭5，工作平臺303上安 裝有待修復的屏凸模6，其中，激光器1為高功率激光器，導光系統(tǒng)4的輸入端聯(lián)接所述激光 器1的輸出端，激光加工頭5的輸入端聯(lián)接所述導光系統(tǒng)4的輸出端，所述激光加工頭5的 光軸與待修復的屏凸模6的內腔表面垂直，待修復的屏凸模6以其內腔表面垂直面向于激 光加工頭5光軸的方向安裝在工作平臺303上。上述的激光器1可采用二氧化碳C02激光器，其輸出功率從1000 6000瓦連續(xù)可 調，激光輸出波長為10. 6 u m,也可以根據(jù)實際需要選擇其它種類的激光器，例如Nd: YAG激 光器。由激光器1輸出的激光束經(jīng)如圖2所示導光系統(tǒng)4中反射鏡401反射后，光路改變90°，從上述導光系統(tǒng)4中出射的激光束進入激光加工頭5，再由其聚焦后對所述待加工的 屏凸模6的內腔進行熔覆加工，上述熔覆加工過程中，激光離焦量的大小可由數(shù)控機床3對 所述激光加工頭5在Z向進行精密調節(jié)與控制。待修復的屏凸模6以其內腔表面垂直面向于激光加工頭5光軸的方向安裝在工作 平臺303上，所述待修復的屏凸模6可由工作平臺303帶動其在X向與Y向作二維運動，其 運動速度由數(shù)控機床3控制。數(shù)控機床3可采用現(xiàn)有的機床設備，例如XL9數(shù)控機床。所述的激光加工頭可采用透射方式聚焦或采用拋物面反射方式聚焦。現(xiàn)舉例如 下透射方式聚焦如圖3所示，激光加工頭5內設有位于導光系統(tǒng)4出射光路上的聚 焦透鏡501。從導光系統(tǒng)4出射的激光束入射到聚焦透鏡501，并由其聚焦后對所述待修復 的屏凸模內腔進行熔覆加工。熔覆過程中，激光離焦量的大小可由數(shù)控機床3對激光加工 頭5在Z向進行精確調節(jié)與控制。拋物面反射方式聚焦如圖4所示，激光加工頭5內設有位于導光系統(tǒng)4出射光 路上的反射鏡502以及拋物面反射式聚焦鏡503。從導光系統(tǒng)4出射的激光束經(jīng)過反射鏡 502后，光路改變90°，然后入射到拋物面反射式聚焦鏡503，并由其聚焦后對所述待加工 的屏凸模內腔進行熔覆加工。熔覆過程中，激光離焦量的大小可由數(shù)控機床3對激光加工 頭5在Z向進行精確調節(jié)與控制?，F(xiàn)有技術中，彩色顯像管玻屏成型用凸模的一般結構如圖5所示它包括凸模本 體和凸模內腔。在屏凸模6的內腔中沿凸模的周邊開有冷卻溝槽601，在所述屏凸模6的由 冷卻溝槽601所限定的四個角部的外側、以及沿所述冷卻溝槽601的長短邊分別開有冷卻 斜孔602和冷卻孔603，且所述冷卻孔603呈對稱型設置。本實用新型所提出的利用激光熔覆對屏凸模內腔進行修復的基本原理，如圖6所 示屏凸模內腔在激光熔覆前，要進行預處理。首先用與所述屏凸模6相同的材料將冷卻斜 孔602和冷卻孔603堵住，再將鎳粉用涂刷、噴涂等方法預置在所述待修復的屏凸模6的內 腔表面(包括冷卻溝槽601表面)，由激光器1輸出的激光束2進入導光系統(tǒng)4，經(jīng)全反鏡 401反射后，光路改變90°，沿垂直于待修復的屏凸模內腔表面方向射入激光加工頭5，并 經(jīng)其聚焦后對所述屏凸模6的內腔表面進行熔覆加工，工作時激光離焦量的大小，工作平 臺303的X向與Y向平移速度都由數(shù)控機床3通過設定的參數(shù)集中進行運算控制。實施例采用本實用新型的技術方案，選擇壁厚經(jīng)磨損變薄而無法滿足壓制玻屏要求的彩 色顯像管玻屏成型用凸模為實施對象，對其內腔表面進行了激光熔覆實驗。首先用與所述 屏凸模6相同的材料將冷卻斜孔602和冷卻孔603堵住，再將鎳粉用涂刷、噴涂等方法預置 在待修復的屏凸模內腔表面，采用大功率橫流C02激光器，調整其輸出功率為2000瓦，通過 數(shù)控機床精確調節(jié)與控制激光離焦量的大小，以確保熔覆過程中待加工的屏凸模內腔表面 光斑直徑保持為D = 3mm,并通過數(shù)控機床控制工作平臺的平移速度為600mm/min。實驗過 程中，采用多道往復掃描方式進行熔覆，且多道搭接處理的搭接率為50%。當對所述屏凸 模內腔表面完成一次激光熔覆后，可獲得界面熔合完整、熔覆質量好的熔覆層，其厚度可達 1mm，重復上述實驗過程，當對所述屏凸模內腔表面完成五次激光熔覆后，其熔覆層厚度可 達 ，且界面熔合完整、熔覆質量好。[0028] 經(jīng)過實驗結果證實，本實用新型滿足了前述的目的，通過對壁厚經(jīng)磨損變薄而無 法滿足壓制玻屏要求的凸模內腔進行激光熔覆修復，進而保證了凸模在進行玻屏壓制時的 壁厚要求，進一步延長了凸模的使用壽命。
權利要求一種彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置，包括激光器(1)和數(shù)控機床(3)，所述機床的床身上裝有導光系統(tǒng)(4)、X向平移導軌(301)、在X向平移導軌(301)上的且與其垂直設置的Y向平移導軌(302)以及設置在Y向平移導軌(302)上的工作平臺(303)，導光系統(tǒng)(4)出射光路上安裝有激光加工頭(5)，待修復的屏凸模(6)安裝在工作平臺(303)上，其特征在于導光系統(tǒng)(4)的輸入端聯(lián)接激光器(1)的輸出，激光加工頭(5)的輸入端聯(lián)接導光系統(tǒng)(4)的輸出端，激光加工頭(5)的光軸與待修復的屏凸模(6)的內腔表面垂直，待修復的屏凸模(6)以其內腔表面垂直面向于激光加工頭(5)光軸的方向安裝在工作平臺(303)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置，其特征在于所 述激光器(1)為大功率激光器。
3.根據(jù)權利要求1所述的彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置，其特征在于數(shù) 控機床(3)中設置有調節(jié)與控制激光加工頭(5)在Z向上激光離焦量的裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置，其特征在于所 述激光加工頭(5)內設有位于導光系統(tǒng)(4)出射光路上的聚焦透鏡(501)。
5.根據(jù)權利要求1所述的彩色顯像管玻屏制造用凸模熔覆修復裝置，其特征在于所 述激光加工頭(5)內設有位于導光系統(tǒng)(4)出射光路上的反射鏡(502)以及拋物面反射式 聚焦鏡(503)。
專利摘要本實用新型提供了一種彩色顯像管玻屏成型用凸模熔覆修復裝置，該裝置設有激光器(1)和數(shù)控機床(3)，所述機床的床身上裝有導光系統(tǒng)(4)、X向平移導軌(301)、置放在X向平移導軌(301)上的且與其呈垂直設置的Y向平移導軌(302)以及設置在Y向平移導軌(302)上的工作平臺(303)，導光系統(tǒng)(4)出射光路上安裝有激光加工頭(5)，工作平臺(303)上安裝有待修復的屏凸模(6)，從激光頭射出的能量按照控制參數(shù)完成對凸模的熔覆修復。本實用新型結構簡單、使用壽命長、工作穩(wěn)定，并且加工效率高、產(chǎn)品質量好。
文檔編號C23C24/10GK201762444SQ20102026150
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權日2010年7月12日
發(fā)明者杜建偉 申請人:安陽市睿愚運銷有限責任公司