機器人光纖激光切割系統(tǒng)切割碳鋼工藝研究.pdf

1、近幾年中,光纖激光對材料的加工經(jīng)歷飛速發(fā)展。由于光纖激光能夠提供高質量且易被金屬材料吸收的短波長光束,光纖激光器沖擊了對切割領域占有主要市場的C02激光。然而,光纖激光切割是一種新型的工業(yè)應用,工藝特性及應用還有待研究。
　　 本論文結合熱力學理論,建立數(shù)學模型分析碳鋼對CO2激光和光纖激光的吸收率；將光纖激光器、光纖切割頭、機器人、PLC、松下伺服電機、水冷系統(tǒng)、工裝夾具等組成機器人光纖切割系統(tǒng),該系統(tǒng)運用PLC控制松下伺服電

2、機,使切割頭噴嘴在切割過程中始終與切割金屬保持所設置的高度,機器人控制光纖激光器發(fā)射連續(xù)與脈沖激光；以機器人光纖激光切割系統(tǒng)切割1mm至16mm碳鋼為試驗,研究了工藝參數(shù)變化對切縫寬度及粗糙度的影響,同時,比較了CO2激光切割碳鋼的效率與切割的端面質量,分析了光纖激光切割中條紋、溶渣產生的機理。結果表明:
　　 (1)數(shù)學模型與試驗都證明在碳鋼的切割中,薄板對大功率光纖激光吸收率比CO2激光的吸收率好,中厚板對光纖激光的吸收率比

3、CO2激光的吸收率要低。所以,薄板的切割中,光纖激光比CO2激光切割的速度要快,效率要高,光潔度要好；中厚板切割中,光纖激光的切割速度比不上CO2激光,且切割中易產生條紋。
　　 (2)三組焦距切縫寬度試驗中,用125mm的光纖聚焦鏡切割時,切縫寬度隨離焦的變化而變化最大,250mm的聚焦鏡最小。切縫寬度隨功率的增大而增大,速度的增大而減小,隨氣壓的變化而表現(xiàn)平緩。
　　 (3)碳鋼粗糙度試驗中,比較了光纖激光與CO2激