(机电一体化技术课件)第六章系统设计及实例.ppt

(1)工件二座标移动式 这类机床多为单纯用于割的二、三座标机床，其激光切割头悬臂伸出，在水平面内无移动(见图2); 而工件则以X,Y两个方向运动， 这类机床结构简单， 规格尺寸偏小， 最小规格400 X 600 (mm X mm)，最大2000 X 1500 (mm又mm)。 1。激光加工机的分类 工件二座标移动式又可分 为十字工作台式a)和 工件及夹具移动式(b)两种; 前者工件与工作台连动，规格更小些; 后者规格尺寸稍大，工作台固定不动，而工件则由夹具夹持着移动，大多与自动冲裁技术结合在一起成为可完成激光切割和冲裁两种加工的多功能机床。 激光加工工艺及装备 1。激光加工机的分类 (2)工件X座标移动式 这类机床大多为龙门式结构，其运动原理为: 工作台作X方向移动，而Y座标则为激光 头在由立柱横梁构成的龙门上的运动[图3 (a)]，既可用于二、三座标作平面切割，又可以扩展为四座标机床用于切割管件和型材，还能构成五座标机床加工空间曲面。 这类机床规格尺寸较大。 另外工件X座标移动式结构还有两种悬臂式结构， 一为工作台X座标移动[图3(b)] 一为工件及夹具X座标移动[图3(c)]， 其规格尺寸都比龙门式小，在五座标机床很少见。 激光加工工艺及装备 1。激光加工机的分类 (3)工件不移动式 工件不移动式结构又称为飞行光路，这类机床因为工作时工作台不移动，而由激光头、横梁移动，因此运动部件质量相对较小，而工作台的刚性较好，机床占地面积小， 故特别适用于大规格厚板的切割和大型零件的焊接、涂覆和热处理， 其缺点是:外光路太长，环节太多，调整困难，功率损失较大。 飞行光路结构有三种类型: 一般式[图4(a)]、 框架行车式仁图4(b)I 和悬臂式「图4(c)]。 一般式飞行光路结构有横梁移动的，也有立柱移动的，在平面激光切割机、激光打标机、绘图机、等离子体切割机中比较常见; 框架行车式有很高的框架支撑着导轨，激光头及横梁在其上运动与行车相似，激光器置于框架之上; 悬臂式机床横梁悬臂伸出在单墙板上移动。两种结构敞开性都较好，都用于五座激光加工机床中。 在以上三大类机床中，以工件X座标移动为最多，以工件二座标移动为最少，各种机床中，又以龙门式最多。 激光加工工艺及装备 多用途数控五轴联动激光加工机，集成了精密机械、传感器和自动检测、信息处理、微机自动控制和伺服驱动等多项机电一体化关键技术，是多功能、综合性的机电一体化系统。 该机床能完成平面和三维曲面的激光加工。 主要用于汽车制造厂的车身模具制造维修中的热处理与表面熔覆和对汽车大型覆盖件和梁类零件进行激光切割与焊接。 如图所示，多用途数控五轴联动激光加工机由 机床主机、1、5kW横流激光器2、电器控制系统3等主要部件组成。 2。多用途数控五轴联动激光加工机 激光加工工艺及装备 多用途数控五轴联动激光加工机 激光加工工艺及装备 系统工作原理 1．平面与三维曲面的激光热处理和表面熔覆 由于需进行热处理和熔覆的零件较重，一般直接装在工作台上，激光器输出可达5kW、直径Φ37mm的高阶模激光束，如图a所示激光束通过反射镜1、2进入Y轴方向，经过反射镜3反射后沿Z轴方向传到反射镜4后，经聚焦光头上的曲面反射镜5聚焦到工作表面，光头保持垂直，沿Y轴移动，加上工作台沿X轴移动，可进行平面加工。如果加工Z、C、A轴的运动就能进行三维轴面的热处理与熔覆。 2．激光切割与焊接 如图b所示，机床换上带聚焦透镜的聚焦光头，激光器输出可达3kW、直径Φ25mm的低价模激光光束，通过反射镜6反射，透镜7聚焦到工作表面，机床五轴联动则可进行三维曲面的切割与焊接。 多用途数控五轴联动激光加工机 激光加工工艺及装备 3．激光切割焦点位置自动测量与控制 为了保证激光切割的质量，通常要自动检测激光焦点的位置，且自动控制光头移动使焦点相对工作表面保持在一定位置上。 原有的激光加工设备此项技术采用一独立装置控制，本系统采用了与数控系统一体化的测控结构，使控制精度大大提高。 一体化的焦点位置自动控制是把机床的三个直线运动坐标轴作为执行结构，当自动检测装置测出焦点位置的变化时，数控系统立即控制X、Y、Z三个坐标轴作相应的移动，使焦点自动进行跟踪，始终保证其与工作表面的相对距离不变。 多用途数控五轴联动激光加工机 激光加工工艺及装备 4．三维曲面激光切割的示教录返 三维曲面的激光切割