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激光切割技術(shù)論文(2)

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激光切割技術(shù)論文

  激光切割技術(shù)論文篇二

  論激光切割技術(shù)及其在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

  摘要:介紹了農(nóng)機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及對(duì)現(xiàn)代加工技術(shù)的迫切需求,分析了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)機(jī)械的特點(diǎn),并著重闡述了數(shù)控激光切割技術(shù)的原理、特點(diǎn)以及其在農(nóng)機(jī)制造業(yè)的研究及其應(yīng)用。

  關(guān)鍵詞:農(nóng)機(jī)制造;數(shù)控激光加工技術(shù);應(yīng)用

  中圖分類號(hào):TN24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

  1 農(nóng)機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展對(duì)現(xiàn)代加工技術(shù)的迫切需求

  1.1 農(nóng)機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

  中國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)業(yè)是國家的命脈,農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要保證。我國農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)是在新中國成立后,從無到有逐步發(fā)展起來的,是從增補(bǔ)舊式農(nóng)具和制造推廣新式農(nóng)具起步的。我國農(nóng)機(jī)工業(yè)經(jīng)過50年的發(fā)展,已形成了拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、耕作機(jī)械、植保機(jī)械、收獲機(jī)械、排灌機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、畜牧機(jī)械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械、飼料加工機(jī)械、半機(jī)械化農(nóng)具、拖內(nèi)配件等13個(gè)小行業(yè),能生產(chǎn)16大類、104個(gè)小類、3200多種產(chǎn)品的完整工業(yè)體系,使我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高,促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)的巨大變化,對(duì)我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

  雖然中國農(nóng)機(jī)總量快速發(fā)展,但巨大的人口基數(shù)仍使中國農(nóng)機(jī)人均保有量處于世界平均水平之下,綜合機(jī)械化水平僅約48%,并呈現(xiàn)明顯的結(jié)構(gòu)性不均衡:小型機(jī)械較多而大中型機(jī)械較少、動(dòng)力機(jī)械較多而配套機(jī)械較少、機(jī)耕機(jī)械化水平顯著高于機(jī)播和機(jī)收、糧食作物機(jī)械化水平普遍高于經(jīng)濟(jì)作物,丘陵地帶機(jī)械化仍處于起步階段。同時(shí),由于我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)規(guī)模普遍偏小,產(chǎn)品技術(shù)含量較低,新技術(shù)和新設(shè)備又難以得到很好的推廣,造成了農(nóng)機(jī)行業(yè)整體發(fā)展水平的滯后。

  1.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械的產(chǎn)業(yè)特征

  我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)直接決定了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的產(chǎn)業(yè)特征具有農(nóng)機(jī)種類品種多樣化,農(nóng)機(jī)的技術(shù)難度大小反差很大,而且農(nóng)機(jī)使用要求可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng),特別是農(nóng)機(jī)科研、生產(chǎn)的周期長、投入大。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,種植業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)的開墾、種植和收獲都受到季節(jié)性影響,農(nóng)機(jī)研制經(jīng)過設(shè)計(jì)、試制、性能試驗(yàn)、生產(chǎn)試驗(yàn)、推廣示范等步驟才能用到生產(chǎn)中去;生產(chǎn)試驗(yàn)和推廣示范都受到農(nóng)業(yè)季節(jié)性制約,錯(cuò)過生產(chǎn)的季節(jié)性工況環(huán)境,只能等下一個(gè)年度再進(jìn)行,所以,一種新機(jī)型的誕生,一般需要經(jīng)過3~5年,有的甚至更長。因此農(nóng)機(jī)科研周期長,消耗的物力和人力多。

  1.3 農(nóng)機(jī)制造對(duì)現(xiàn)代加工技術(shù)的迫切需求

  我國目前雖然已經(jīng)成為農(nóng)機(jī)的生產(chǎn)大國,但是我國農(nóng)機(jī)制造技術(shù)及裝備水平與發(fā)達(dá)國家相比,還約有20到30年的差距。企業(yè)的設(shè)備新度系數(shù)很低,差距甚大。有的第一線生產(chǎn)設(shè)備甚至是發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)五、六十年代的產(chǎn)品。甚至一些骨干老企業(yè)設(shè)備新度系數(shù)僅為0.3~0.4,遠(yuǎn)低于其它機(jī)械行業(yè)0.6~0.7的普遍標(biāo)準(zhǔn),設(shè)備陳舊,產(chǎn)品質(zhì)量難以控制;因此,農(nóng)機(jī)制造業(yè)對(duì)新型加工方式提出了迫切的需求,如CAD/CAM、激光加工技術(shù)、數(shù)控與自動(dòng)化技術(shù)等,這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,將加快我國農(nóng)機(jī)制造現(xiàn)代化的進(jìn)程,本文將主要論述激光切割技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造業(yè)的研究及其應(yīng)用。

  2 數(shù)控激光切割技術(shù)的原理

  激光技術(shù)是20世紀(jì)偉大的發(fā)明之一,自1960年第一臺(tái)激光器問世以來,固體激光器(Nd:YAG等)、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器以及準(zhǔn)分子激光器陸續(xù)誕生;激光不同于普通光源,它具有良好的單色性和相干性,很好的方向性,極高的能量密度,這些特點(diǎn)使得激光廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械加工領(lǐng)域,如激光切割、焊接、激光淬火、激光打標(biāo)等等,而激光切割被認(rèn)為是激光技術(shù)應(yīng)用中最成熟的工藝。

  激光切割是用聚焦后的激光束照射在被切割材料的表面,光能轉(zhuǎn)換成熱能,在數(shù)微秒的時(shí)間內(nèi),光斑區(qū)的溫度升高至材料的熔點(diǎn)甚至沸點(diǎn),材料被熔化和汽化,一個(gè)直徑為100μm的小孔被打出,當(dāng)激光束沿著設(shè)定的路徑移動(dòng),光束與材料不斷相互作用,割縫隨之形成,在這一過程中,輔助氣體通過切割嘴吹過割縫,其作用有三:助切(氧氣在碳素鋼切割上占到60%的熱量提供)、吹去熔渣和冷卻。而激光切割的質(zhì)量(包括切縫的寬度、邊緣的直線度以及切割斷面的粗糙度)由激光功率、激光模式(通常為低階模、單模)與偏振(圓偏振)、輔助氣體壓力以及切割速度決定。

  3 數(shù)控激光切割技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)

  激光切割是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的切割工藝,與其他切割工藝如火焰切割、等離子切割、高壓水射流切割等相比具有十分巨大的優(yōu)勢(shì),其加工對(duì)象幾乎包括了所有的金屬和非金屬材料,可以對(duì)高硬度、高脆性、高熔點(diǎn)的材料進(jìn)行形狀復(fù)雜的三維立體零件切割,這也是數(shù)控激光切割技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。

  3.1 激光功率高,切口質(zhì)量好:激光束是高能量密度的熱源,切割低碳鋼,切口寬度可小于0.1~0.2mm,切割表面粗糙度只有十幾微米,切割零件的精度可達(dá)±0.05mm,因此激光切割的零件因切割質(zhì)量好,經(jīng)常無需機(jī)械加工而直接使用。

  3.2 輸入熱量小、材料變形小、材料性能受影響?。河捎诩す馐墓β拭芏葮O高,切割時(shí)熱影響區(qū)域極小,對(duì)薄板一般只有0.01~0.1,切口附近材料變形很小,性能幾乎不受影響。

  3.3 加工柔性好:激光切割無需任何刀具和模具,激光通過光學(xué)鏡片傳導(dǎo),切割過程可實(shí)現(xiàn)全部數(shù)控,在計(jì)算機(jī)控制下,可直接實(shí)現(xiàn)二維、三維上任意形狀的板類和殼體類零件的柔性加工,特別適用于新產(chǎn)品研制開發(fā)階段的多品種、小批量的鈑金類零件的加工,可省去費(fèi)用很高的模具設(shè)計(jì)、制造費(fèi),極大的縮短生產(chǎn)周期。

  3.4 切割效率高:以1mm厚的碳鋼板為例,切割速度可達(dá)40m/min,高效率使得單件加工成本成幾何級(jí)數(shù)地降低,甚至低于傳統(tǒng)加工方法。

  3.5 激光切割為非接觸光學(xué)熱加工,被譽(yù)為永不磨損的萬能刀具:激光束在零件表面游走即可實(shí)現(xiàn)切割功能,工件裝卡簡單,甚至不需要裝卡,而且工件可以進(jìn)行任意形式的緊密排料或套裁,使原材料得到充分應(yīng)用,由于是非接觸加工,加工后工件沒有任何變形。

  4 數(shù)控激光切割技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

  農(nóng)業(yè)機(jī)械種類繁多,更新?lián)Q代迅速,新產(chǎn)品研制周期長,而且多數(shù)種類的產(chǎn)品都屬于小批量生產(chǎn),農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的鈑金加工件一般采用4~6mm鋼板,板金件種類多,并且更新快,傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品板金加工件通常采用沖床方式,模具消耗大,通常一個(gè)大型的農(nóng)機(jī)生產(chǎn)廠家用于模具存放的庫房就近300m2,由此可見,農(nóng)機(jī)部件的加工如果仍然停留在傳統(tǒng)的方式,將嚴(yán)重制約產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代與技術(shù)開發(fā),而數(shù)控激光切割技術(shù)的柔性加工優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來了。

  
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