多功能激光加工裝備的研制與焊接應(yīng)用研究.pdf

1、隨著激光加工技術(shù)的發(fā)展，各領(lǐng)域復(fù)雜結(jié)構(gòu)件不斷由傳統(tǒng)加工向激光加工轉(zhuǎn)變，這就要求激光加工裝備具有多功能性以及高柔性。為了解決某些特殊零件切焊熔一體化需要；小批量生產(chǎn)專用設(shè)備利用率低；不同復(fù)雜結(jié)構(gòu)類零件加工以及推動(dòng)我國(guó)激光加工技術(shù)科學(xué)研究的需要，本文開展了集激光切割、焊接、熔覆多功能于一體的激光加工裝備的研制，并對(duì)搭建完成的裝備進(jìn)行了功能驗(yàn)證和傳動(dòng)軸焊接應(yīng)用深入研究，其主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，根據(jù)多功能加工裝備的功能需求開展了設(shè)

2、備選型及搭建方案設(shè)計(jì)。通過分析多功能加工裝備總體結(jié)構(gòu)需求，設(shè)計(jì)了五套集成方案進(jìn)行對(duì)比分析，包括地面支撐架方案、航空支架直掛式方案、加工頭隨動(dòng)式方案、固定夾具方案以及雙工作臺(tái)方案，結(jié)合實(shí)際要求選擇合適方案?；诖?，從功能需求出發(fā)，對(duì)激光加工頭進(jìn)行響應(yīng)選型，并從主要設(shè)備選型出發(fā)，對(duì)機(jī)器人、激光器、送粉器等進(jìn)行研究，確定最合適的設(shè)備。
　　其次，完成了多功能激光加工裝備的研制和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。研究了光纖激光器、機(jī)器人八軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械單元、自

3、動(dòng)快換裝置等關(guān)鍵設(shè)備的工作原理。完成了多功能加工平臺(tái)的搭建，研制了一套多功能、低成本的激光加工裝備。根據(jù)多功能加工裝備的控制理念提出了加工系統(tǒng)總控方案，以PLC為主站，機(jī)器人和激光器作為從站，通過DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)加工站的集成控制。并結(jié)合功能需求對(duì)多功能加工裝備各單元分別進(jìn)行了控制設(shè)計(jì),包括PLC邏輯控制設(shè)計(jì)，單元控制信號(hào)設(shè)計(jì)，硬線連接等。
　　最后，開展了多功能加工裝備的功能驗(yàn)證與傳動(dòng)軸焊接的應(yīng)

4、用研究。根據(jù)研制的多功能加工裝備對(duì)切割、焊接、熔覆功能做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。基于該裝備的實(shí)際應(yīng)用研究，選用5mm厚的汽車傳動(dòng)軸，采取單因素控制法，通過對(duì)焊縫表面宏觀形貌分析得到焊接功率為4KW、轉(zhuǎn)速10r/min、離焦量為+2mm時(shí)，焊縫表面形貌較好,但焊縫起始點(diǎn)存在凹坑、裂紋等缺陷。為改善傳動(dòng)軸激光焊接起始點(diǎn)凹坑、裂紋等缺陷，提高其焊接質(zhì)量，本文提出了激光焊接功率緩升緩降疊加工藝研究，分別對(duì)傳動(dòng)軸起弧點(diǎn)和收弧點(diǎn)進(jìn)行了功率緩升、緩降以及緩升緩降