光纤激光精密切割技术的分析-光学专业论文.docxVIP

IV IV HYPERLINK \l _bookmark0 4.4 小结 39 HYPERLINK \l _bookmark1 5 氧化铝陶瓷激光划片实验研究 40 HYPERLINK \l _bookmark2 5.1 引言 40 HYPERLINK \l _bookmark3 5.2 氧化铝陶瓷激光划片实验 40 HYPERLINK \l _bookmark4 5.3 小结 42 HYPERLINK \l _bookmark5 6 总结与展望 43 HYPERLINK \l _bookmark6 6.1 总结 43 HYPERLINK \l _bookmark7 6.2 展望 44 HYPERLINK \l _bookmark8 参考文献 45 致谢 错误!未定义书签。 烟 烟 台 大 学 硕 士 学 位 论 文 PAGE 10 PAGE 10 1 绪论 1.1 激光切割技术及发展概况 激光切割是利用聚焦的高能量密度的激光束照射工件，在超过激光阈值的激 光能量密度的前提下，激光束的能量以及活性气体辅助切割过程所产生的化学反 应热作用到材料上，由此引起激光作用点的温度骤然上升，达到熔沸点后材料开 始熔化或汽化形成孔洞，随着光束与工件的相对运动，最终在材料上形成切缝。 激光切割有以下特点，一是激光切割无接触，无工具磨损，切缝窄，热影响 区小，切口表面粗糙度值小，切口平行度好，加工精度高；二是切割速度快，易 于实现数控和计算机控制，自动化程度高，能切割盲槽或进行多工位操作；三是 噪声低，无公害[1]。 激光切割是所有激光加工行业中最重要的一项应用技术，它占到整个激光加 工市场的 70％以上[2]。激光切割与其他切割方法相比，最大的区别是其具有高速、 高精度和高适应性的特点。目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车制造、航空 航天、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。 在工业领域，激光切割主要应用在金属材料和非金属材料的激光加工中，尤 其是在汽车工业中，激光切割的应用更为广泛，日本是最早把激光切割技术应用 到汽车制造中的国家，主要是对生产中挡风板和大型覆盖件下料切边等进行切 割。美国福特和通用汽车公司以及日本的丰田、日产等汽车公司，在汽车生产线 上普遍采用激光切割技术。在激光切割工艺研究方面，主要集中在对激光模式、 激光输出功率、焦点位置以及喷嘴形状等问题的研究上。早在上世纪七八十年代， 美国、日本以及德国等国家在大量的激光切割工艺试验的基础上，总结出激光切 割工艺参数，并建立了工艺参数数据库，开始着手研究高性能的激光切割系统， 90 年代初期国外推出的一些高性能的激光切割设备就已具有自动设定加工参数 的功能。 为了进一步发展激光加工技术，日本和很多西方发达国家都制定了相应的发 展规划，如英国的“阿纬尔计划”、德国的“激光技术及研究计划”等，为了有效地 实施发展计划这些国家还专门设立了激光加工研究机构。 与国外激光加工发展相比，我国在这方面起步晚，工业基础相对落后[3]，激 光加工的应用领域小，自动化程度不高，整体水平与先进国家相比仍有较大差距。 但是由于国家的高度重视和我国科技工作者的不懈努力，我国激光加工技术特别 是激光切割技术取得了可喜成果，激光加工也被列在国家发展规划之中，并在多 地建立了激光加工中心[4]。 1.2 本论文主要研究内容 目前我国在大功率激光切割及相关设备方面的技术已经十分成熟，但精密激 光切割技术的自主研发和应用尚处于起步阶段，无论是在机器设备上还是加工技 术上都依赖国外进口[5, 6]。因此，面对西方发达国家的技术垄断，掌握精密激光 切割技术及相关设备的生产制造，将对发展民族工业，提高我国的科技竞争力， 具有重要的意义。 激光加工作为 21 世纪的先进制造技术，具有广阔的发展前景。但它作为发 展中的新生加工技术还不成熟，它并不像传统加工技术那样已经形成一套完善的 理论和规范的流程。所以，在进行激光加工时，必须进行调查研究，借鉴前人经 验，结合实际条件，采用最合适的加工工艺。技术的进步不仅依赖高性能的设备 系统和加工条件，还需要进行充分的理论研究和逻辑推导，结合大量的工艺实验 和结果分析[7]。 因此对激光加工系统进行工艺研究符合工业生产的需要，并有着重要的现实 意义。 本文针对光纤激光精密切割技术展开实验研究，实验内容分为三部分：激光 切割模板技术研究、激光打孔技术研究和氧化铝陶瓷激光划片实验研究。具体工 作如下： （1）在激光模板切割实验中重点研究了起刀线对切割质量的影响。通过改 变起刀线切入角度 θ 来改变起刀线的位置，实验结果表明 θ 接近 90°时切口质量 最好，并且发现在情况允许的条件下，切割线长度应适当延长。 （2）在确定起刀线位置的基础上，通过单