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现代化的智能激光加工系统

发布时间:2019-08-15 20:08:10

  即是利用作为能量,将材料熔化而后成型的一种加工方法。按加工的目的,可以分为、、、激光熔敷、激光增材制造等。激光的温度可达到6000 ,作用于材料能瞬间将材料熔化甚至气化。作为典型的热加工,以热影响区小、加工速度快,成型后无需后续加工而著称,特别适合于薄板或受热容易变形的材料。考虑到激光的安全性,以及激光加工的高效性,激光加工通常采用自动化辅助生产,能高效完成加工任务。

  激光加工的基础是激光加工系统,一套完整的激光加工系统包括(含光纤、冷水机和稳压电源)、激光头、运动机构(机器人或机床)、工作平台、其他辅助装备(工控机、冷干机、辅助水气等)。以下简要介绍激光器、激光头和运动机构等三部分。

  图1 激光加工系统模型(左)和万瓦激光器(右)

  激光器是激光加工的核心,目前,主要采用,其光束质量好,电光转化效率高,免维护,适合于各种材料加工。

  目前主流的激光器有、光纤激光器、、等。

  方向单一是激光的主要特性,基于这一点,可以通过光学传输输出不同大小的光斑,从而适用不同的加工。另外,激光能量集中,使得激光的穿透能力强,适用于厚板的加工。

  激光加工系统适应于加工件结构特点的运动机械构成其运动机构,通常采用机床加工,目前主流的加工手段是机床加工,其加工精度高,稳定性好,主要应用于二维加工,包括激光打标、激光切割、激光熔敷;采用机械手臂,柔性好,易于实现三维加工,包括三维激光切割,激光焊接等;加工精度比机床精度差,灵活性更佳,占地面积相对较小。

  图2 机床(左)和机器人(右)

  激光头是激光加工输出光能量的终端机构,通过光学镜片组合,先将激光扩束,然后通过光学镜片将激光放大的过程。按照激光加工的功能,可分为激光切割头,激光焊接头,激光熔敷头,扫描激光头,激光打标头等。

  普通的激光切割头,附带吹气嘴,采用高压能将激光熔化的材料吹除,从而形成切缝。目前汽车厂主流使用的激光钎焊头,其附带激光自动聚集功能,从而更加有利于激光加工的稳定性。扫描激光头,能利用镜片角度的转动和位置的移动,保证激光作用于工件的光斑大小不变,而且通过精确的控制,在激光头姿态不改变的前提下,能够实现圆形,直线段,C型等结构的焊缝结构。

  1 激光焊接头;2 激光钎焊头; 激光切割头;4 激光扫描焊接头光束原理

  图 各种激光加工头

  激光加工应用效果如下所示

  1 激光打标;2 激光钎焊; 激光切割;4 激光增材制造

  图4 激光加工效果图

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