现代加工技术

现代加工技术课程考核论文论文题目： 激光加工的柔性集成系统研究 学院： 冶金与材料工程学院 班级： 材料工程技术 学号及姓名： 成绩： 任课教师： 2010年5 月 20 日激光加工的柔性集成系统研究摘要：激光加工技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，同时它也是先进制造技术的一种。激光加工本身就具有很好的柔性，适用于多品种、中小批量生产的具有高柔性且自动化程度高的制造系统。本文主要就其柔性集成系统进行研究。关键词：激光器 柔性制造系统 三维激光加工引言：激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。该技术涉及到光、机、电、材料及检测等，同时也是先进制造技术的一种。杨叔子院士在其论文中总结的先进制造技术的八个方面的发展趋势和特色：“数”；“精”；“极”；“自”；“集”；“网”；“智”；“绿”。仔细分析就激光加工技术而言在这八个方面具备了多数，而本文所要阐述的就是激光加工技术的“集”，“智”，也就是激光加工的柔性化，集成化和智能化。而这些方向也正是我们激光加工技术期待发展和需要发展的地方。以大族激光为代表的很多激光产业也在朝这些方面进行研究和开发。这里主要是将激光加工技术应用到柔性制造系统(或单元)中来进行研究； 1、激光加工的柔性激光加工本身就具有很好的柔性：(1) 激光器本身是一个比较简单而且易于控制的装置，如果把它产生的光束聚集成极细的光束，就可以切割；散焦一点就可以焊接；再散焦一点，就能进行热处理。 (2) 采用激光加工，不仅加工速度快，效率高，成本低，而且避免了模具或刀具更换，缩短了生产准备时间周期。易于实现连续加工，激光光束换位时间短，提高了生产效率。可进行多种工件交替安装。一个工件加工时，可卸下已完成的部件，并安装待加工工件，实现并行加工，减少安装时间，增加激光加工时间。(3) 激光束采用直接驱动和导向方法。激光可作旋转、倾斜、上下左右移动等运动，能加工工件的垂直面和复杂表面；而且直接驱动没有空程，精度高。将激光的控制和机器人相结合，用机器人来移动或多轴线方式方式翻转光束下的零件，可加工一些用传统方法加工比较困难的零件。2、柔性制造系统（FMS）柔性制造系统(Flexible Manufacturing System 缩写FMS)是指适用于多品种、中小批量生产的具有高柔性且自动化程度高的制造系统。柔性是FMS的最大特点，即系统内部对外部环境的适应能力。FMS自其诞生以来就显示出强大的生命力，它克服了传统的刚性自动线只适用于大量生产的局限性，表现出了对多品种、中小批量生产制造自动化的适应能力。 一般柔性制造系统的主要组成部分为：(1) 加工系统 (2) 物料系统(3) 计算机控制系统(4) 系统软件3、激光柔性加工系统的实现随着激光与材料的相互作用的进一步研究，激光加工技术也必将广泛的应用在柔性制造系统上。实现激光加工的柔性系统化主要指激光加工头能灵活机动地引导激光束到达零件的待加工位置。从激光加工机床所能加工零件的复杂程度看，又分平面二维和空间三维激光加工，大功率激光三维加工是未来激光加工的方向的发展方向，为了实现激光加工的灵活性，三维激光必须采用运动光学系统。大功率三维YAG激光加工系统通常采用机器人(或机器手)配合光导纤维进行光束传输，由机器人挟持着激光头完成各种运动，激光则通过光导纤维传送到激光加工头处，到达工件表面，这种加工系统中，光束的传输和聚焦特性不受加工位置的影响。4、激光柔性加工系统的误差检测和补偿激光柔性加工系统的加工处理过程实质上是一个数据采集、存储、传递和转换的过程，最终产物可以看作是数据和信息的物质表现。要保证测量数据的准确性和加工数据转化为加工轨迹的精确性，就要求对系统结构本身的精度有全面细致的检测和了解，并能根据检测的结果对系统进行误差分析和补偿，完善原有结构，以满足高精度加工要求。结论：随着激光加工技术和先进制造技术的进一步发展，激光柔性加工系统一定会得到长足的发展和应用，而目前在国内的中科院力学所的集成化智能制造和柔性加工系统的开发成功是该领域的具体应用，已经投入到汽车模具的加工应用中。由于改领域的开发研究投入较大，因此利用计算机模拟仿真系统值得进一步探讨和研究；还有小型的激光加工FMC也会是一个比较好的发展方向。【参考文献】 1 刘荷辉，虞钢.集成化柔性激光加工系统的误差检测及其补偿J.中国机械工程，2003，14(5):367-701 2 曲道奎，徐方.提高大型激光加工机器人精度的方法J.机器人，2003，25(3):270-2741 3 卫林.FMS单元中的激光切割J.航空制造工程，1994(5):14-161 4 陈继民，肖荣诗.柔性加工技术)激光加工J.岳阳师范学院学报(自然科学版)，2000，13(4):21-221 5 赵美云，方子帆，吴正佳.柔性制造系统仿真研究J.三峡大学学报(自然科学版)，2001，23(6):