高精度切割新技术的研究现状

电火花切割、等离子切割、激光切割和超高压水切割是工业上广泛应用的高精度切割方法：电火花切割具有很高的材料利用率和接近于磨削水平的加工精度和加工表面粗糙度,但加工效率过低;等离子切割速度快,但切割过程中噪声大、烟尘多、辐射大,而且作为等离子切割机关键部件的喷嘴、电极和割炬在目前技术条件下都是易损件,无形中增加了切割成本;激光切割切割速度快、切缝小、切割材料表面质量好,但是切割材料厚度偏低,目前仅用于薄板切割;超高压水切割是一种冷态切割方式,切割材料无热变形,表面质量极佳,但切割成本过高。结合实践经验,提出了三条选用切割工艺的原则：特殊的场合选用特定的切割方法;利用热切割方法满足加工工艺要求时,则无需采用超高压水切割;在等离子切割和激光切割都能满足加工要求的情况下,最好选用等离子切割.     

复合材料的切割技术及实验比较

本文介绍了高压水射流切割(包括磨料射流切割)和激光切割的原理及特点。并对纤维增强复合材料相关的切割试验作了比较。     

激光切割织物的探讨

本文叙述了采用CO_2激光束切割织物的优点,提出了使用激光切割织物的条件,探讨了激光刀系统中光学元件的选择问题,着重分析了织物激光切割的几何形状,建立了切割参量与操作技术参量之间的关系式,并论述了激光功率对切割宽度和深度以及切割速度的影响。     

激光切割金属管材工艺实践探索

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照白光扑克射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或到达燃点,同时借助与光束同轴的高钣金加工速气流吹除熔融物质,从而告终将工件割开。激光切割、激光焊接、激光雕刻等都是激光加工领域的一部分。金属管材是一种特殊的高端材料,如果用激光切割可以获得极佳效果。     

CVD金刚石膜激光铲平切割工艺研究

YAG金刚石激光铲平切割机是针对宁夏机械研究院生产的CVD金刚石膜进行后加工的设备.文章介绍了金刚石膜激光铲平切割机的工作原理、结构及其优越性.通过大量的CVD金刚石膜的切割试验,同时采用工具显微镜、扫描电子显微镜对切割后的CVD金刚石进行观察、比较,从大量的试验数据中总结出了影响金刚石膜切割质量的主要因素有激光输出功率、激光束焦点位置、切割速度及编程方法,并对其进行了深入阐述.研究结果表明,CVD金刚石膜切割的最佳工艺条件:激光输出功率为45W左右,激光束焦点处于CVD金刚石膜厚度的中心位置,切割速度在10～50mm/min之间,采用无指令加工方式并选择适当的加工路径.     

中国激光切割专利申请调查分析

激光切割技术在工业生产中的应用日益广泛,因其切割质量高、速度快、易于自动化控制和成本低而成为重要的现代先进加工技术.通过调查统计中国知识产权数据库中激光切割技术的发明专利、实用新型和外观设计信息,对激光切割技术专利申请的发展趋势、技术领域分布特征、申请国家和地区分布特征以及申请人特征和技术生命周期状况进行了探讨.     

OSR片的激光切割工艺研究

采用激光切割方法对OSR(Optical Solar Reflector)片的制造工艺进行了试验研究,分析了激光切割OSR片的可行性及切割参数对加工质量的影响因素,通过试验数据的理论分析,建立了OSR片激光切割的数学模型,得到了切割宽度与切割功率及切割速度之间的关系．为实际应用提供了理论依据．     

服饰图案的自动寻边切割算法

在基于机器视觉的自动切割技术基础上,提出了对服饰图案进行自动寻边切割的算法.采用滤波、边缘检测和边缘跟踪等数字图像处理算法,以海宝图案为例进行了图像处理.有效地提取了前景与背景区分明显且轮廓连续的图案待切割目标的边缘信息,并对边缘信息进行矢量化处理,进而控制SPIN1006型激光裁剪机,实现对被切割物体的精确激光切割.     

钠钙玻璃板激光热应力切割过程的有限元仿真

为了使脆性材料板的激光热应力切割得以完成并提高切割质量，提出了一种切割过程的仿真方法.
利用有限元法分析玻璃板在激光扫描过程中的瞬态热传导，求得瞬态温度场.按热弹性平面应力理论分析
热应力场，并采用最大切向应力准则和节点松弛法模拟板材的开裂.通过该仿真方法分析了钠钙玻璃板的
切割过程，根据所导致的温度最高值和板材的开裂情况，研究了激光功率和激光扫描速度这两个关键参数
对切割的影响，并给出了可完成连续切割的参数范围.仿真结果表明，该方法可以对激光功率和扫描速度
等激光参数进行优化调节，从而改善切割的质量.     

带坡口的3D曲面数控激光切割轨迹建模及其运动求解

提出实现带坡口的空间曲面数控激光切割CAD／CAM一体化方法,推导了带切割坡口的空间任意曲面激光数控切割刀位轨迹的计算表达式;根据机构运动学原理,建立了适合串联结构数控激光切割机的通用运动模型及其运动求解公式。通过六轴激光切割机运动的求解实例,验证了算法的有效性,为带坡口的空间曲面数控激光切割提供了控制的理论依据。     

飞秒激光切割CFRP质量实验及模拟研究

为了探究飞秒激光切割碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的主要影响因素,采用控制变量法探究了不同能量密度和光斑重叠率对热影响区宽度、表面粗糙度及切缝锥度的影响规律,基于双温方程,采用时间差分法模拟了飞秒激光与碳纤维相互作用时电子-晶格的温度场演变过程。实验结果显示:在脉冲频率不变条件下,提高激光功率可使切缝热影响区宽度增加,粗糙度及切缝锥度加大,切割质量下降;在固定激光功率并单一提升脉冲频率条件下,切割质量随脉冲频率增加而降低并趋于饱和。模拟结果显示:能量密度越大,电子和晶格的平衡温度越高,达到热平衡所用的时间越长,热效应越明显。分析指出光斑重叠率和脉冲能量密度是影响加工质量的两个重要因素,激光功率及脉冲频率的改变可改变脉冲能量密度和光斑重叠率,间接影响加工质量。     

滚珠丝杠副的增益模糊自适应双幂次趋近律滑模控制

为了提高滚珠丝杠副激光切割平台的切割速度控制性能,本文基于双幂次滑模趋近率和模糊控制原理,设计了一种增益模糊自适应双幂次滑模趋近率控制器。考虑到滚珠丝杠副存在各种轴向振动与扭转振动,采用集中参数方法建立了滚珠丝杠副运动系统的拉格朗日动力学模型,同时摩擦力的高度非线性对高精度的控制系统存在较大的影响,因此引入了Stribeck摩擦模型估计摩擦力;由于传统双幂次滑模趋近率控制器存在抖振,引入饱和函数代替符号函数,在一定程度上抑制了控制系统的抖振;针对传统双幂次滑模趋近率控制器的控制增益的动态调整性能不足,即固定增益很难保证激光切割的最佳动态控制效果,分析并建立了激光切割深度、速度与双幂次滑模趋近率控制增益之间的模糊关系,以激光切割深度作为自适应参考依据,采用基于模糊规则表的模糊控制器自适应调整控制增益,增强了系统的鲁棒性和自适应性;经过与PI控制器和传统双幂次滑模趋近率控制器进行仿真实验比较,结果表明本文所提出的控制方法不仅解决了控制系统超调问题,而且提高了系统的响应速度和鲁棒性,有效地削弱了系统的抖振;同时搭建激光切割实验室平台,通过在滚珠丝杠副激光切割平台上的激光切割实验,发现最佳的激光切割深度范围为电池片厚度的1/2-2/3,最佳的激光切割速度为200mm/s。在此基础上,采用PI控制器、传统双幂次滑模趋近率控制器和本文所提出的控制方法进行电池片激光切割,实验结果表明,通过对比分析由金相显微镜获得的切割后电池片的切缝图像,由本文所提出控制方法所得的电池片切缝平整,验证了本文所提控制方法在激光切割速度控制性能上的优越性。     

连杆预制裂纹槽激光加工工艺参数

为研究激光器工艺参数对连杆预制裂纹槽的影响规律,本文采用YAG固体激光器对捷达轿车连杆进行了预制裂纹槽的切割加工试验.通过改变激光器的功率、切割速度、脉宽、频率、入射角等参数研究各参数对预制裂纹槽加工质量的影响规律.试验结果表明:采用氩气作为辅助气体,高功率密度与低扫描速度有利于提高裂纹槽质量;重复频率的提高会导致裂纹槽宽度增加,当重复频率由26 Hz增加到36 Hz时,槽宽增加0.05 mm左右;入射角取15~30°时切割的裂纹槽质量较好.     

激光切割筛管中的温度场与热影响区研究

在求解温度场的数学模型时,采用了更接近实际状况的变物性非线性热传导方程.应用有限元法,数值求解了激光切割这种高能流密度、移动点热源所形成的非稳态温度场,得到了激光切割石油筛管过程的传热规律.结果表明:激光切割石油筛管的过程是在热源附近形成一个准稳定高温区,即对于以热源中心为原点的移动坐标系,该温度区内的温度不随时间而变化,并且不同输出功率的热影响区不同.     

陶瓷材料激光加热辅助切削温度场分析

对激光加热辅助切削时的温度场进行了分析研究。在建立激光加热及切削温度场数学模型的基础上,利用有限元数值分析的方法,对激光加热辅助切削时的 温度场进行了分析计算。计算的结果表明,激光加热辅助切削时,由于激光加热温度场和刀具切削温度场的叠加作用,使切削区的温度很高,其高低的程度和激光加热点到刀具的距离以及切削速度有关,另外还与被加工材料的热物理性能有关。     

CO_2激光切割机精密聚焦系统的分析和研究

调研与分析各种高功率CO_2激光切割聚焦系统产品,设计研制了二维切割精密聚焦系统。应用结果表明：该系统稳定性高,从而提高了生产效率和产品质量。