激光淬火加工的路径研究.pdfVIP

学兔兔 激 光 淬 火 加 工 的 路 径 xdt-究 ] 蔡汉明 口 刘中博 口 张玉芳 青岛科技火 、j‘ 1．程学院 山东青岛 266061 摘 要：为了获得均匀硬化层，建立了激光淬火的路径模型。对轮廓复杂工件的加工路径进行了分析，实现了激光淬 火时激光头的准确停光、开光位置及加工过程的运动速度计算，为激光淬火应用于生产实践奠定了一定的理论基础。 关键词：激光技术 路径模型 均匀硬化 运动速度 中图分类号：TG665 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2010)06—0053—03 激光具有方向 强，单色性、相干性好和能量密度 高等优点，被广泛应用于汽车制造业、半导体工业和航 天航空_T业等行业巾。由此相伴而生的激光加工技术 已成为当今发展极快的一门高新技术。同时，随着我国 经济的迅速发展，产业的不断升级，以及激光技术的广 泛推广，激光加工技术将拥有非常广阔的市场前景。 激光淬火是激光应用的一个新方式，因具有强化 效果女，，淬火后可获得极细的硬化层 ，加工变形小 ，无 污染 优点，被应用于零件强化、修复等方面。 1 激光淬火加工的技术要求 动分别为 X轴、Y轴、z轴的移动，工作台在其水平面 激光淬火的目的是提高工件的硬度和耐磨性，此 内的转动，激光头的摆动 】。工件安放在工作台 轴 时要考虑淬火均匀性问题。加工过程中，通常所使用 上，激光头可在 y轴水平运动，同时可在 z轴上下运 的是 COz气体激光发生器 ，其光斑大小、激光功率以 动。回转台为 轴，激光头可偏转轴为 轴。 及扫描速度都影响着淬火的温度ll_ ，温度的高低又 3 激光淬火路径研究 会影响工件表面均匀硬化的好坏 ，因此若要获得均 匀硬化层必须保证激光扫描过程中的热效应时时相 虽然零件的轮廓型面复杂多样，但也有共性，都可 等 ，为此需要满足以下3个基本条件 ：①要保证离焦 以近似看作是由直线和圆弧组成。将复杂的轮廓曲线 量不变 ；②激光束需始终沿工件轮廓面的法线方向 细分化，整体可认为是多部分的组合，因而复杂轮廓可 入射；③激光光斑在工件表面的相对扫描速度要保 看作是由直线与直线、直线与圆弧、圆弧与圆弧相连而 持恒定。 成。 为了保证工件的每一工作面都均匀硬化，在进行 2 激光加工机床的结构 淬火热处理时，必须满足激光淬火加工的技术要求。因 一 般的3轴机床只有 X、Y和 Z 3个运动轴，只能 而需对激光头的路径进行规划。对于细分后的轮廓型 加工形状简单的轮廓 ，对于形状复杂的工件难以加工 面，按组成方式可分为外凸与内凹两种情况。 完成。而5轴联动机床通过增加了2个转动轴，相对来说 3．1 外凸情况 就实现了激光头相对于工件可能的位姿…。在实际加 外凸就是沿淬火路径方向两图元矢量之间的夹角 工中，工件大多是复杂的型面，为了满足相应的控制参 为锐角的情况，激光淬火时，可以加工工件轮廓的每一 数要求，激光淬火时，必须保证激光头对于当前淬火点 处，使工件完全淬火。 的位姿要求。 3．1．1 直线与直线相接 如图1所示，该机床是在原3轴结构的基础上增加 激光头加工直线轮廓时，应始终保持离焦量不变， 了一个回