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我國激光加工技術(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，并對搭建完成的裝備進行了功能驗證和傳動軸焊接應(yīng)用深入研究，其主要研究內(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。通過分析多功能加工裝備總體結(jié)構(gòu)需求，設(shè)計了五套集成方案進行對比分析，包括地面支撐架方案、航空支架直掛式方案、加工頭隨動式方案、固定夾具方案以及雙工作臺方案，結(jié)合實際要求選擇合適方案。基于此，從功能需求出發(fā)，對激光加工頭進行響應(yīng)選型，并從主要設(shè)備選型出發(fā)，對機器人、激光器、送粉器等進行研究，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。研究了光纖激光器、機器人八軸聯(lián)動機械單元、自

3、動快換裝置等關(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，機器人和激光器作為從站，通過DeviceNet現(xiàn)場總線進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)了對整個加工站的集成控制。并結(jié)合功能需求對多功能加工裝備各單元分別進行了控制設(shè)計,包括PLC邏輯控制設(shè)計，單元控制信號設(shè)計，硬線連接等。
　　最后，開展了多功能加工裝備的功能驗證與傳動軸焊接的應(yīng)

4、用研究。根據(jù)研制的多功能加工裝備對切割、焊接、熔覆功能做了實驗驗證?；谠撗b備的實際應(yīng)用研究，選用5mm厚的汽車傳動軸，采取單因素控制法，通過對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，焊縫表面形貌較好,但焊縫起始點存在凹坑、裂紋等缺陷。為改善傳動軸激光焊接起始點凹坑、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，分別對傳動軸起弧點和收弧點進行了功率緩升、緩降以及緩升緩降