激光切割机回转头设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

三维五轴激光切割技术代表了激光切割技术研究的最高水平。作为一种具有高度柔性和智能化的制造技术,在美国、德国、日本等发达工业国家,被广泛应用于汽车制造、航空航天等领域,实现对复杂曲面钣金件的高效三维切割加工。国内目前采用的大多数三维五轴切割的技术大多数自于国外,很大程度上制约了三维激光切割技术在国的应用。在本课题中,主要是想设计出与以往单轴运动的切割头不同的多轴转动的切割头,在切割中能够实现曲线切割,如能够一步到位的切割出圆,U型等图案。在切割时使轴的转动精度与强度更高。激光切割主要使用CO2等分子进行激光切割。气体分子激光器一般使用气体分子是 CO2气体分子,N2、He 等气体分子辅助,利用气体分子的振动和转动能级间的跃迁来产生激光光束,CO2激光切割机的稳定性能极好,激光器的能量转化效率高。

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2. 国内外研究现状分析

激光被誉为二十世纪最重大的科学发现之一,它刚一问世就引起了材料科学家的高度重视。1971年11月,美国通用汽车公司率先使用一台250WCO2激光器进行利用激光辐射提高材料耐磨性能的试验研究,并于1974年成功地完成了汽车转向器壳内表面(可锻铸铁材质)激光淬火工艺研究,淬硬部位的耐磨性能比未处理之前提高了10倍。这是激光表面改性技术的首次工业应用。多年以来,世界各国投入了大量资金和人力进行激光器、激光加工设备和激光加工对材料学的研究,促使激光加工得到了飞速发展,并获得了巨大的经济效益和社会效益。如今在中国,激光技术已在工业、农业、医学、军工以及人们的现代生活中得到广泛的应用,并且正逐步实现激光技术产化,国家也将其列为九五攻关重点项目之一。

三维激光切割技术与装备代表了激光切割技术研究和应用的最高水平。作为一种具有高度柔性和智能化的制造技术,在美国、德国、日本等发达工业国家,被广泛应用汽车制造、航空航天等领域,实现对复杂曲面钣金件的高效三维切割加工。国内目前采用的成熟三维激光切割自动编程系统均来自于国外,制约了三维激光切割技术在国内的应用。

20 世纪 70 年代,激光技术开始应用于材料切割领域,并随着技术的不断发展,逐步成为工业生产中使用最为广泛的激光加工方法。目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中,占整个激光加工业的 70%以上1979 年国际上首次将激光应用于汽车塑料件的三维切割,特别是 1983 年首次用 5 轴激光加工机切割车身钢板以来,激光三维加工以其缩短生产周期、降低生产成本、柔性化、定制化生产等优点,得到日益广泛应用。据统计,在欧美等发达工业国家中,有 50%-70%的汽车零部件是通过激光加工来完成的。三维激光切割技术与装备已成为汽车工业样车试制、覆盖件加工所必须的加工设备之一,也代表了激光切割研究和应用的最高水平。

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3. 研究的基本内容与计划

1.如何龙门机床的衔接配合。

2激光切割机回转头设计。

3.如何使CO2,O2,N2等气体能够顺利的在切割回转头中输出,形成激光切割。

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4. 研究创新点

1.三维五轴激光切割机的工作原理:

龙门车床可以在X,Y,Z轴移动,在切割回转头围绕X,Z轴旋转,使其形成五轴联动。

激光切割机技术采用激光束照射到金属板材表面时释放的能量。使金属板材熔化并由气体将溶渣吹走。由于激光力量非常集中,所以只有少量热传到金属板材的其它部分,造成的变形很小或没有变形。利用激光可以非常准确地切割复杂形状的坯料,所切割的坯料不必再作进一步的处理。

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