[01159711]中小功率固体激光切割机关键技术及应用

在激光加工行业中,切割头的结构、聚焦热效应、电容传感调高以及Z轴调节系统一直是影响激光切割加工速度和质量的关键因素。国内产品性能较差,而国外产品价格昂贵,性能和价格之间的矛盾制约了国内中小激光加工企业的发展。基于以上原因,武汉华俄激光工程有限公司委托湖北工业大学机械工程学院进行大幅面高性能激光切割机及其关键技术的研究。 本项目技术源自湖北工业大学机械工程学院与武汉华俄激光工程有限公司的两项合作项目：固体激光切割装备及其核心激光器的开发以及全封闭双驱光纤切割机伺服驱动以及传动系统研发项目。 1、激光切割头装置 采取双传感器结构,一个传感器控制聚焦点的Z轴位置,另一个实现有效防撞。 2、高稳光束质量无热聚焦 限定了柱形晶体的尺寸,使得每只Nd:YAG柱形晶体断面热畸变量不会破坏形成理想谐振条件。 3、激光切割头调焦装置 吸附法兰中部设有供激光束通过的通孔,边缘向上凸起形成一个环形凸止口,磁力座对应设有向内凹陷的凹止口,保证了吸附法兰与磁力座的同轴度。 4、电容传感运动叠加调高器 运动叠加调高器的两个输入端分别接多维运动控制系统的Z轴运动输出及电容传感器采集的信号,输出端通过Z轴伺服电机驱动器连接在Z轴电机的输入端实现Z轴电机的控制。 1)设计了一种新型的激光切割头调焦装置,轻松地实现了激光头的调焦操作,结构简单,调整精度高; 2)在电容传感调高器的基础上,叠加了通用型多维运动控制系统的Z轴运动信息,实现了Z轴方向的高速跟随运动,检测系统采样频率高达2000hz。利用低廉的通用型多维运动控制系统以简单的结构实现昂贵的专用数控系统才能实现的功能进行高速管材切割; 3)设计了一种高稳光束质量无热聚焦激光器,无热聚焦现象、光束质量稳定、使用方便稳定,可以使加工质量有很好的保证,节省了晶体材料,而且散热充分、使用寿命长; 4)设计的Z轴调高装置能够将Z轴间距调整到0.1mm。 本项目自2012年开始研发,设备产品已经获得多项发明及实用新型专利,专业研发并生产激光器腔体器件、激光电源。标志着华俄激光已完全拥有自主研发、生产激光切割机核心原器件的能力,打破国际垄断,有效的提高了集团国际竞争力。项目技术成熟,项目产品性能稳定,4年来用户反映良好,无安全隐患,未发生用户纠纷。 大幅面高性能激光切割机用于已经成为制造业工业加工中一种常用的加工设备,广泛应用于汽车、冶金、航空航天、机械、造船,厨具,灯饰等行业。用户立足湖北,辐射全国并且旺销30多个国家地区。在未来的机械加工制造领域中,作为激光切割行业发展最快的现代化切割设备——大幅面高性能光纤数控激光切割机,应用前景无可限量,与之配套的激光切割自动聚焦跟踪设备也具有非常广阔的市场。在世界市场上,激光切割机正在向高功率、大幅面、厚板材方向发展。切割切割是造船行业最基础的加工工艺,目前我国船用钢板切割一般采用火焰切割、等离子切割,由于精度有限,特别是对特殊材料的甲板和船体材料,许多国外大型造船厂普遍采用大幅面厚板材激光切割机,国内造船企业已经开始进行设备选购,特别是特种用途的船艇,采用激光切割已经成为一种必须的加工手段。预计在未来5-10年,这一应用行业的生产需求极大。随着精密造船时代的来临,高功率、大幅面激光切割技术及装备在先进国家造船业得到了越来越广泛的普及应用。无