激光加工（精选11篇）
激光加工 篇1
激光加工技术随着光、机、电、材料、计算机、控制技术的发展已经逐步发展成为一项新的加工技术。激光加工具有加工对象广变形小、精度高、节省能源、公害小、远距离加工、自动化加工等显著优点, 对提高产品质量和劳动生产率、实现加工过程自动化、消除污染、减少材料消耗等的作用愈来愈重要。激光加工主要应用在电子、汽车、机械制造、钢铁冶金、石油、轻工、医疗器械、包装、礼品工业、钟表、饰品、服装、化妆品、烟草、航空航天等行业, 而且应用范围越来越扩大
一 激光加工的原理及其特点
1.激光加工的原理
激光加工是将激光束照射到工件的表面, 以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工, 工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力, 所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节, 因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
2.激光加工的特点
激光自身的特性, 决定了其在加工领域的优势, 其特点如下:
①由于其无接触激光加工, 且高能量的激光光源的能量和速度都可以进行调节, 因此可对其实现多种加工的应用。
②将控制系统与扫描头模块化, 便于自动化系统的集成, 并能通过不同的应用工艺进行升级, 具有极强的柔性。
③由于激光的单色性极高, 从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上, 从而可以得到很高的功率密度。
由于激光有很高的相干性, 从而保证了光波各个部分的相们关系不变。
二 激光技术应用
用激光束对材料进行各种加工, 如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光加工技术应用主要如下:
1.激光打孔
采用脉冲激光器可进行打孔, 脉冲宽度为0.1～1毫秒, 特别适于打微孔和异形孔, 孔径约为0.005～1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。
2.激光切割、划片与刻字
在造船、汽车制造等工业中, 常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割, 既能保证精确的空间曲线形状, 又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。在微电子学中, 常用激光切划硅片或切窄缝, 速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的工件刻字或打标记, 并不影响流水线的速度, 刻划出的字符可永久保持。
3.激光焊接
激光焊接强度高、热变形小、密封性好, 可以焊接尺寸和性质悬殊, 以及熔点很高 (如陶瓷) 和易氧化的材料。激光焊接的心脏起搏器, 其密封性好、寿命长, 而且体积小。激光热处理用激光照射材料, 选择适当的波长和控制照射时间、功率密度, 可使材料表面熔化和再结晶, 达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度, 可以选择和控制热处理部位, 工件变形小, 可处理形状复杂的零件和部件, 可对盲孔和深孔的内壁进行处理。例如, 气缸活塞经激光热处理后可延长寿命;用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。
4.微细加工
激光的微细加工是一门新兴的科学。它是一种具有亮度高、方向性好等特点, 因此在理论上可以急剧熔化和汽化各种材料。激光微细加工几乎对所有金属和非金属材料及复合材料都可以加工。主要应用于有打孔、焊接、光刻等。其单位可达到微米级。例如, 利用激光束可去掉高速旋转陀螺转子上不平衡的微小过重部分, 以达到使惯性轴和旋转轴相重台的动平衡的目的。
三 激光加工的发展前景
激光加工在制造业中有着不可或缺的地位, 因其有优于其它的加工技术。同时未来激光技术将围绕技术普及、不断提高、多学科交叉三个方面加快发展。首先, 在更多加工的领域实现应用, 随着各种激光发射器及相关设备技术研制的成熟和市场化, 激光在科学研究、人民生活、国民经济等方面都会有新的成就。其次, 激光将跃上更新更高的台阶, 在功率提升、波长延伸、能量与速递增长等方面创新研发水平。另外, 激光技术将在物理、化学、材料、生物、医疗、农业、信息技术等领域得到广泛的交叉学科应用, 成为科技前沿发展的“锐器”。通过不断的调研, 院校与相关企业进行产学研合作之路, 能够有效推动科研成果的产业化和商业化, 为国家培养大批量的激光技术人才, 使我国的激光产业带不断扩大, 从而实现民族的产业复兴。
参考文献
[1]张辽远, 现代加工技术。北京:机械工业出版社, 2010.7
[2]宋威廉, 激光加工技术的发展。北京:机械工业出版社, 2009.3
[3]曾智江, 朱三根, 微细技工技术的研究。北京:高等教育出版社, 2011.12
[4]孟永刚, 激光加工技术。北京:国防工业出版社, 2010.01
激光加工 篇2
关键词： 中职教育 激光加工技术专业 教材修订
中职激光加工技术专业是满足新兴加工技术发展需要而派生的新专业，属于机械加工类（激光精加工方向）。随着激光技术的不断发展，激光加工技术以独特的作用，越来越显示出其无穷魅力和强大生命力。五年前，在高校激光专家、激光企业行业精英的指导下，笔者有幸参与了来自全国中职院校的部分一线老师组织的激光加工技术专业教材的开发，相继由中国地质大学出版社出版了《激光原理》、《激光加工设备》和《激光加工工艺》等三本核心教材。同时，还开发了集机械、电工电子、设备控制于一体的八本专业教材，基本满足了全国两百多所开设本专业的教学所需。随着教学教学理念的不断完善和教学设备的不断更新，专业教材的修订应是眼下工作的重点。下面，笔者就此提出几点建议，供同仁们分享。
一、教材的修订要有针对性
中职激光加工技术专业在全国起步只有短短五年时间，很显然，专业发展还不够成熟，甚至略显稚嫩。尽管第一版共11本教材已经出版发行，并投入使用，但是还没有完全被教学实践所检验，加上不断发展的新激光技术，教材的修订显得尤为重要。一些教材是盲目地四处抄袭，全然不顾专业的特点、学校、教师和学生的实际，这样，编写的教材就失去了应有的作用，达不到预期效果，可能仅仅是为了完成上级任务，应付检查。原因有两方面，一是参编人员受到自身条件限制，不能全面与系统地掌握激光加工技术专业知识，不能驾驭整个知识体系，生搬硬套原有的、陈旧的知识;二是往往受到传统教材模式的影响，不能与时俱进，求新求变，不能把最新职教理念融入到教材编写的环节里。编者应提高自我修养和水平，汲取激光加工技术专业涉及的丰富的营养，有针对性地挖掘新素材，修订原版教材，这样才能更好地为教学服务，为学生服务。
二、教材应以“会用、够用和实用”为原则
修订的教材应体现“会用、够用、实用”的原则。在教学内容上，厘清知识点，把握好知识关联度，由浅入深，把握分寸，不易过分繁冗;需强化对学生动手实践能力的提升环节，弱化复杂知识的无谓阐述，简单明了，喜闻乐见，通俗易懂。
通过几年的教学实践，《激光原理》一书中所涉及的几何光学基础、激光产生的原理、光学谐振腔、激光基本技术、典型激光器和激光在工程技术上的应用等六大体系，显然，实用性不强，必须从知识形式、体系和内容上做较大修订。为此，一是把《激光原理》改成《激光基础》，二是优化原有六个知识体系，变为光学初步、激光器的光学元件、激光概述、光学谐振腔与典型激光器、激光的基本技术等五个体系，并从内容上做较大程度的变动，最大限度地让“会用、够用和实用”落到实处。
三、教材应以培养知识、技术和技能型人才为目标
随着中等职业教育进入一个强调内涵质量发展阶段，结合区域产业结构升级的现实要求，人才的培养通过教材这一载体体现出来，不失为一个主要捷径。不仅表现在职业素养、职业道德、心理素质、人文科技等方面，还表现在专业知识的摄取、技术的提高和技能的形成上，教材的修订依然要坚持以市场为导向、以学生为主体、企业行业和学校深度参与。
《激光加工设备》里涉及很多种类的激光器，其中半导体激光器、CO■激光器两种最具代表性，广泛运用于常规教学实习和实训中。教材内容一方面要加强对学生的基础知识传授，这是提升学生知识内涵的需要，另一方面更要凸显对学生技术、技能的培养。原有教材设定的包括激光打标、激光切割、激光焊接、激光内雕等35个实习、实训项目，通过不断地调整改良，修订后变成了28个任务，设计任务目标，多采用理实一体化教学模式，让学生在兩年内逐一完成，使枯燥乏味的知识在动手操作的过程中，在技术技能的不断提高中得到进一步消化和巩固。
四、教材应具有鲜明的时代特点
目前，中职激光加工技术专业所使用的教材包括机械、电工电子和激光加工，三位一体，形成了模块式、有梯次的理论体系。为了让课程体系更具有时代特点，体现激光加工这一特色鲜明的新技术，教材的修订要涉及以下几个重要方面：
1.理实一体化教学。以与专业系列教材同步配套的《激光加工实训技能指导（上、下册）》（华中科技大学出版社出版）为例，按三年制“2+1”模式制订教学计划，第一学期进行“钳工训练”，三周完成，之后组织参加工具钳工中级工技能鉴定;第二学期是为期四周的“电力拖动训练”专题，完成任务后组织电工中级工技能鉴定;第三、第四学期，均安排为期八周的激光加工、工艺和激光器装调等专题实训，任务完成后，进行激光器装调中级工技能鉴定。教学实践表明，理实一体化教学法，是一种行之有效的好方法。
2.校企合作。“深化产教融合、校企合作”是“决定”中的又一个亮点，对此，修订的教材必须涉及产教融合、校企合作的理念。一是教材的修订要邀请行业企业专家广泛参与，他们最知道学生毕业后做什么，市场需要什么;二是教材要建立健全“工学结合、顶岗实习”的具体内容，不能有名无实;三是教材要体现学生作品、产品和商品这一“三品”递进的思想，让学生在参与用激光器加工各类商品的过程中，做准职业人。
3.中高职衔接。“决定”指出：“推进中等和高等职业教育紧密衔接，发挥中等职业教育在发展现代职业教育中的基础性作用。”为了积极贯彻“决定”精神，为在校学生搭建一个通往高校的“立交桥”，2014年8月，由武汉软件职业技术学院（高校）、武汉弗莱茵科技有限公司（激光加工企业），与参与全国第五届激光培训的全体老师，一起召开了激光加工技术专业中高职衔接研讨会。会议主要探讨中高职激光加工技术专业课程体系衔接问题。与会者进行了广泛的交流、探讨，确定以《激光加工设备》、《激光加工工艺》等三门核心课程为中高职衔接的重点课程，产生了良好的社会反响，意义深远。
从切削到激光加工的组合方案 篇3
Die ELC 250 DUO
ELC 250 DUO是一台非常紧凑的激光加工设备。加工工位、激光、激光冷却机组、电控柜和外围设备全部安装在一个承载式机架上。这种紧凑结构的优点是:精度高, 长时稳定性能好, 安装时间短而且激光焊接装置移置方便, 所以能根据生产条件的变化进行快速调整。E L C系列D U O型设备是双主轴设备。这种双工位机床可以在主加工的同时完成上下料。设备集成了一个光束分配器用于激光的切换, 这种设计优化了激光的利用度, 提高了激光装置的效率。
E L C型激光设备配置了R O F I N S I N A R公司的用扩散法冷却的CO2-层状-激光 (DC Diffusion Cooled Baureihe) 。DC系列的优点是聚焦性能极佳, 结构非常紧凑, 企业费用特别是能耗、激光消耗和维护费用非常低廉。由于该激光的聚焦性能极佳 (K>0.9, 也就是说已接近它的物理极限值K=1) , 所以焊缝的几何尺寸能完全与工件的要求相匹配。焊缝既可极细而深又可较粗且产热很少。用扩散法冷却的激光系统运营成本低, 而且激光消耗很少。它采用瓶装预混合激光气提供气源。
该激光焊接设备的内部有宽敞的维护门, 所以换装或维护都非常方便并省时。为了提高生产效率, 降低换装时间, 采用了新的工件输送法。E M A G E L C 250 D U O激光设备具有12个N C数控轴, 大大提高了工件输送料道的柔性, 在进行小批量生产时, 也大大减少了换装时间。E L C设备的“脑髓”是SINUMERIK 840D控制系统。在该控制系统内, 也集成了许多埃马克激光技术公司实用的辅助软件。
激光焊接的优点是:功率密度高, 工艺速度快, 产热低, 零件变形小, 工艺可靠。
通过双主轴设计提高效率
在实际生产中对激光焊接设备提出了高效、高质及高开机率的高要求, 否则激光焊接这一关往往会出现生产中的瓶颈效应。因此焊接工位配置双主轴:一个主轴在焊接时另一个主轴将焊接好的组件下料, 同时为下一个焊接上料并夹紧工件。焊接头在两个工位之间切换, 其优点是激光的最佳利用和设备的高效率。
ELC 250 DUO是加工变速器轴的最佳设备
变速器制造是激光焊接应用越来越多的领域之一。许多零件, 特别是轿车变速器中使用的差速器壳和驱动轴等, 经常是单个零件生产完毕后, 再互相接合并焊接。这种方法制造的变速器结构紧凑, 运转平稳, 功率密度高。和用螺栓紧固方法装配差速器壳和冠状齿轮相比, 激光焊接法已获得越来越多的青睐。
激光加工 篇4
【发布日期】2002-06-01 【实施日期】2002-06-01
前言
本标准的第5章、第6章、第7章、第8章为强制性的，其余为推荐性的。
本标准等效采用了ISO 11553：1996《机械安全 激光加工机械 安全要求》，结合国内具体情况，有以下几点改变：
1． 在标准的技术要素方面，删去了原标准的附录A“防护装置”，因为其内容包含在根据IEC国际标准IEC 60825-4：1997《激光产品的安全 第4部分：激光防护装置》制定的另一个国家标准中。
2． 在标准的概述要素方面，删去了原标准的引言，因为该引言说明的是欧洲机械安全标准的情况，与本标准技术内容关系不大，故将其删去；同时将引言中有关适用范围的部分移至第1章“范围”中。
3． 在标准的一般要素方面，根据国内具体情况，将标准名称修改为《激光加工机械 安全要求》；将原“引用标准”一章中所列的标准修改为相应的国家标准。因此，在本标准的正文中有关的地方在文字叙述上都做了相应的修改。
4． 在标准的修充要素方面，删去了原提示的附录D：“参考文献”。
本标准的附录A和附录B是提示的附录。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由北京光电技术研究所归口。
本标准负责起草单位：国家激光器件质量监督检验中心；参加起草单位：北京光电技术研究所、北京吉普汽车有限公司。
本标准主要起草人：王世孝、吴爱平、卢永红、李严。
ISO前言
国际标准化组织（ISO）是各国家标准组织（ISO成员）的世界性联合体。国际标准的制定工作一般是由ISO技术委员会完成的。每一个成员组织只要对技术委员会确定的项目感兴趣，都有权派代表参加该技术委员会。与ISO有联系的国际组织、政府机构与非官方组织，也可参与其工作。在电工标准化的所有方面，ISO与国际电工委员会（IEC）进行密切的合作。
为技术委员会所采纳的国际标准草案要分发给各成员组织以便投票表决。在投票的成员团体中至少得有75%的成员投赞成票，该草案才可作为国际标准出版。
国际标准ISO 11553是由ISO/TC 172：“光学与光学仪器”中的SC9：“光电系统”，欧洲标准化委员会CEN/TC 123：“激光器和激光有关的设备”以及IEC/TC 76：“激光设备”合作共同制定的。
附录A 是本标准的一部分。附录B、附录C和附录D是提示的附录。范围
本标准提出了有关激光加工机械的危险，规定了与辐射危险及被加工物料危险有关的安全要求，并规定了这类设备的制造者应该提供的资料。
本标准适用于用激光对材料进行加工的机械。
本标准不适用于特意为下列应用制造的激光产品或者包含激光产品的设备：
——照相平板印刷术（photolithography）；
——立体光刻照相术（stereolithography）；
——全息术（holography）；
——医学应用（medical applications（per IEC 60601-2-22））；
——数据存储（date storage）。引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 2893—1982 安全色
GB 2894—1996 安全标志（neq ISO 3864：1984）
GB/T 5226.1—1996 工业机械电气设备 第一部分：通用技术条件（eqv IEC 60204-1：1992）
GB 7247—1995 激光产品的辐射安全、设备分类、要求和用户指南（idt IEC 60825：l984）
GB/T 15706.1—1995 机械安全 基本概念与设计通则 第1部分：基本术语、方法学（eqv ISO/TR 12100-1：1992）
GB/T 15706.2—1995 机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则与规范（eqv ISO/TR 12100-2：1992）
IEC 60825-4：1997 激光产品的安全 激光防护装置 定义
本标准采用GB/T 15706.1—1995、GB 7247—1995的定义及下列定义。
3．1 机械
（机器）machine
由若干个零、部件组合而成，其中至少有一个零件是可运动的，并且有适当的机械致动机构、控制和动力系统等。它们的组合具有一定的应用目的，如物料的加工、处理、搬运或包装等。
3．2 激光加工机 laser processing machine
包含有一台或多台激光器，能提供足够的能量/功率使至少有一部分工件融化、气化，或者引起相变的机械（机器），并且在准备使用时具有功能上和安全上的完备性。
3．3（预防性）维护（preventive）maintenance
为了保证产品预定的性能，在给用户的文件资料中所规定的调整或者程序的执行，这些调整或程序是要由用户来完成的。
注：例如包括消耗品的再补充与清洁。
3．4 制造者manufacturer
装配激光加工机的个人或者组织。如果激光加工机是进口的，则进口商承担制造者的职责。负责调整、改进加工机的个人或者组织也被看作是制造者。
3．5 改进modification
使激光加工机能以不同于原设计的方式加工物料的改造，或使激光加工机能对不同于原设计加工对象的物料进行加工的改造，或者影响激光加工机安全性能的改造。
3．6 加工区process zone
激光光束与工件物料相互作用的区域。
3．7 生产production
激光加工机按设计被使用的阶段，这包括下述操作：
——装入与卸下要加工的部件/或物料；这一操作或全自动，或半自动，或者是手动的；
——加工；在加工过程中只有激光光束工作，或者激光光束与其他器具共同工作。
3．8 检修service
（故障检修）（corrective maintenance）
在制造者检修说明书中所陈述的调整或其程序的执行，它可能会影响产品的性能。
注：例如包括故障诊断、设备拆开与修理。
3．9 组件subassembly
激光加工机固有性能所要求的组成部分。按照GB 7247，一个组件可能属于一个激光类别。
3．10 工件workpiece
预定要加工的物料；激光光束的目标靶。
危险
本章概述了用激光加工物料时有关的各种危险。
4．1 固有的危险
激光加工机可能导致下列危险（见GB/T 15706.1）：
a）机械危险；
b）电气危险；
c）噪声危险；
d）热危险；
e）振动危险；
f）辐射危险；例如包括：
——直射或反射的激光光束导致的危险；
——离子辐射导致的危险；
——由例如闪光灯、放电管或射频源发出的伴随辐射（紫外、微波等）导致的危险；
——因光束作用使目标靶发出二次辐射（其波长可能不同于该光束波长）导致的危险。
g）材料和物质导致的危险；例如包括：
——激光加工机使用的制品（例如激光气体、激光染料、激活气体，溶媒等）导致的危险；
——光束与物料相互作用（例如烟、颗粒、蒸气、碎块等）导致的危险；
——火灾或爆炸；
——用于促进激光与靶相互作用的气体（见5.3.3）及其产生的烟雾导致的危险；这包括爆炸、火灾、中毒和氧缺乏。
h）机器设计时忽略人类工效学原则而导致的危险。4．2 外部影响（干扰）造成的危险
激光加工机的工作环境及其电源状态可能使加工机工作不正常而导致危险状态，有必要让人进入其危险的加工区。
环境干扰另外还包括：
——温度；
——湿度；
——外来冲击/振动；
——周围的蒸气、灰尘或其他气体；
——电磁干扰/射电频率干扰；
——断电/电压起伏；
——不能胜任的硬件/软件的兼容性与完整性。
4．3 本标准涉及的危险
只有辐射导致的危险，以及激光与物料相互作用导致的危险才是本标准要论及的危险。有关其他危险的资料见附录A。安全要求与措施
5．1 一般要求
制造者应该保证激光加工机的安全性能，或者给出有关加工机的：
——危险鉴别与分析；
——安全措施的实施；
——安全措施的确认与验证；
——为用户提供适当的资料。
根据对危险的鉴别（见5.2），在激光加工机设计与制造阶段就应把适当的安全防护措施包含进去。
下述要求应该给予满足：
a）每一个制造者都应该遵守本章规定的安全要求与防护措施；
b）安装人员应该对激光加工机——包括组件——的整体一致性负责；
注：即使制造者与顾客/用户是同一法人实体，这些要求也适用。
这些措施应该考虑到第4章所列的每一种危险，危险分析的结果及其资料见附录A和附录B。
5．2 风险评价
风险评价应该在下列情况下进行：
a）激光加工机从设计制造、应用到维护检修的各个阶段，见GB/T 15706.1；
b）负责改进的人员或组织对加工机进行每一次改进之后。
风险评价包括但不局限于下述内容：
a）在4.1和4.2中列出的危险；
b）危险区，特别是与激光系统、激光光束路径、光束传输系统、及加工区有关的那些区域；
c）在4.2中列出的“干扰”。
风险评价的结果应该及时地用文件表示出来。
5．3 修正措施的实施
安全防护措施，正如5.3.1~5.3.3所规定的，应该在激光加工机设计与制造阶段就包含进去。
5．3．1 激光辐射危险的防护
5．3．1．1 概述
在生产期间（不管正常与否），应该排除人员受到1级可达发射极限（AEL）以上激光辐射照射的可能性。维护时则应该避免人员受到3A级可达发射极限（AEL）以上激光辐射的照射。
为了做到这一点，应该符合下列要求：
a）应该采取工程上的措施，如GB 7247和GB/T 15706所规定的，以防止人员未经许可就进入危险区。
b）如果在加工机运转的同时人员不得不在危险区内停留（例如检修期间），则该加工机应该装备有能直接控制加工机运行、光束方向和光束挡块的装置。
c）保护装置，像光闸、挡板、光束耗散器件、自动停机机构、阻滞器件等，其设计应该符合GB 7247和GB/T 15706的规定要求。如果这两个文件的要求含义模糊或者有差别，则上述a）和b）的要求是具有决定性的。
d）一个保护装置，或者同一保护装置可以用来对一种以上的危险同时提供保护。
另外，要求c）中的保护装置还应符合IEC 60825-4规定的要求。
5．3．1．2 生产期间的防护
主要危险区通常是加工区。
在正常生产期间，当激光辐射超过1级AEL时，应该有一个或多个防护装置防止人员进入加工区。
危险分析应该说明要采用的防护是哪一种类型的，是局部保护还是外围保护。
局部保护是使激光辐射以及有关的光辐射减小到安全量值的一种防护方法——例如借助于固定在工件上光束焦点附近的套管或小块挡板——而不用把工件、工件支架和/或加工机运动系统全封闭起来。
外围保护是通过一个或多个远距离挡板（例如保护性围栏）把工件、工件支架以及加工机，通常是大部分的运动系统封闭起来，使激光辐射以及有关的光辐射减小到安全量值的一种防护方法。保护的种类取决于几个因素，例如：
——光束相对工件的传输方向（固定的或可变的）；
——激光加工机的工作类型（切割、焊接、表面改性等）；
——待加工工件的材质、形状及表面状态；
——工件支架；
——加工区的能见度。5．3．1．3 检修期间的防护
在检修期间，人员有时会不可避免地接近1级AEL以上的激光辐射。所以，应该根据下述四种情况（按所列先后顺序考虑）进行激光加工机的设计并提供适当的安全保护措施：
a）在危险区外面进行检修；
b）在危险区里面进行检修，用和生产期间相同的方式控制接近（如联锁的防护罩）。
c）在危险区里面进行检修而可能接近不超过1级AEL的激光辐射（例如把生产期间正常封闭的防护装置打开）。
d）在危险区里面进行检修，例如应该打开生产期间正常封闭的防护装置，这时，可能接近超过1级AEL的激光辐射（见5.3.1.1b）。
制造者应该说明可能接近的激光辐射的级别，并就每一种情况（若适宜）的安全保护方案提出建议。
5．3．1．4 培训、规划和方案验证期间的防护。
在培训、规划和方案验证期间应避免人员接近3A级AEL以上的激光辐射。如果不能满足这一条件，则应该符合检修期间的防护要求。
5．3．2 控制装置与控制电路
控制装置与控制电路应该符合GB/T 5226.1的要求。
5．3．2．1 启动/停机开关
激光加工机停机开关应该能使加工机停机（致动装置断电），同时，或者隔离激光光束，或者不再产生激光光束。激光器停机开关应该能使激光光束不再产生。
对于激光系统和加工机的其余部分，可以使用各自独立的控制装置。
5．3．2．2 紧急终止开关
紧急终止开关应该符合GB/T 5226.1的要求。
紧急终止开关应该能同时：
——使激光光束不再产生并自动把激光光闸放在适当的位置；
——使加工机停机（致动装置断电）；
——切断激光电源并释放储存的所有能量。
如果几台加工机共用一台激光器且各加工机的工作彼此独立无关，则安装在某一台加工机上的紧急终止开关应该像上述要求那样工作，或者
——使有关的加工机停机（致动装置断电），同时
——切断通向该加工机的激光光束。
5．3．2．3 联锁控制装置和防护控制装置
在防护装置被打开或被移动，或者安全联锁装置失效时，加工机应该不能自动运行工作。如果加工机的设计要求在一个或多个防护装置被打开（正常生产时是闭合的），并且对加工机致动装置供电情况下，能临时执行某些程序，则提供的工作方式应该能使那些防护装置无效。
选择的工作方式应该：
a）是用可锁定方式的选择器；
b）能自动隔离激光光束；
c）能防止加工机自动运行。
可以将一个用钥匙操纵的开关用作方式选择器。
在带有安全联锁装置（可失效的）的可拆卸观察板上的分立式联锁超控*机械装置应该符合GB 7247的有关要求。
所选定的工作方式应该用信号清晰地表示出来。在工作方式选定之后，应该在检修时能使光束的隔离无效（即“打开”光闸）。
注*：超控是使安全联锁暂时失去作用的措施。
5．3．2．4 隔离激光光束的措施
激光光束的隔离应该通过截断无束和或使激光光束偏离来实现，以防止激光光束进入光束传输系统。
实现光束隔离应该用一个位于激光器内的或能立即移出激光器的失效安全的激光光束挡块（光闸）。光束挡块处在闭合位置上时应该有一个指示器给予说明（即防止光束射出）。
应该提供一简便易行的方法使挡往光路的光束挡块锁定，为此允许使用钥匙开关。
在下述情况下可由加工机制造者提供附加的光束挡块；
a）沿着光路（光束传输系统）有维护区或者清洁区时；
b）一台激光器有多个光路，人员需要进入其中一个光路而光束要沿其他光路传输时。
5．3．2．5 人员位于危险区内时的保护装置。
如GB/T 15706.2—1995中4.1.4所述，对于人员应该停留在危险区内（生产情况除外）的情况，加工机应该提供能控制致动系统及激光光束发射的装置，而且要由位于危险区内的人员操纵。这种装置应该符合下列要求：
——该装置应该有一手持式控制开关，它断开时能防止人员接近3A级AEL以上的激光辐射；
——在用该装置进行控制时，加工机致动系统及激光光束的发射应该完全只由此装置控制；
——若通过门可以进入危险区，则应该在这些门都关好以后才能用该装置启动激光发射。
5．3．3 由材料和物质产生的危险的防护
制造者应该使顾客或用户了解加工机能加工哪些物料。制造者应该提供适当的方法来收集烟雾与这些物料散在空气中的颗粒。制造者还应该提供这些物料的限值以及这些物料在加工过程中产生的烟雾和颗粒物的极限值。
注：安全地清除加工机产生的烟雾及颗粒物，以达到地区的、国家的或标准规定的极限值的要求，是顾客或用户的职责。
应该对用于促进激光与工件相互作用的辅助气体（如氧气）及其产生的烟雾所造成的危险给予适当的考虑。有关的危险包括爆炸、着火、有毒影响、氧过剩及氧缺乏。
其他内容见附录A。
安全要求与措施的检验
是否符合本标准的要求，特别是那些有关防护装置与控制装置的定位要求，应该目测检验予以确认。
控制装置是否功能正常，应该按制造者规定的试验方法进行检验。
有关激光辐射量值的检验方法应该符合GB 7247—1995第9章的规定*。
* 在GB 7247—1995修订为新版之前，这部分内容请参阅GB/Z 18461—2001《激光产品的安全 生产者关于激光辐射安全的检查清单》附录C（标准的附录）。给用户的资料
在GB 7247、GB/T 5226.1和GB/T 15706的要求之外，还应该符合下述要求：
a）制造者应该提供适当的与安全有关的文件和数据，包括顾客/用户正确维护检修的方法。
b）制造者应该告知用户，把加工机产生的烟雾与颗粒物清除掉是用户的职责。
c）制造者应该提供可加工物料的限值以及这些物料在加工过程中产生的烟雾和颗粒物的极限值。制造者还应该提供有关烟雾和颗粒物清除设备的一般资料。
d）制造者应该为用户提供安全方面适当有效的培训。
e）制造者应该通过在使用说明书和/或操作手册中提供醒目的警告说明建议用户了解各种潜在的危险。
在使用说明书和/或操作手册中宜考虑包含下列内 容：
1）GB 7247规定的对主要激光辐射的防护措施。
最低要求：在可能受到3B和4类激光产品的辐射照射时，应该配戴适用于其激光波长与激光功率的防护眼镜。
2）某些工作，例如焊接，可能产生较强的紫外辐射和可见辐射。
最低要求：在可能受到这类一辐射照射时，应配戴适当的防护眼镜（如焊接面罩）。
3）绝大多数物料在加工时都会产生烟雾和颗粒物。在加工金属时会产生重金属蒸气。这些蒸气能伤害人体的器官与组织。在加工塑料时可能产生有毒的或致命的副产品。
最低要求：在进行这类加工之前。
——应熟悉待加工的物料，了解会产生什么样的副产品，评价它们对健康的影响，并确定必要的防护措施。
——采用适当的措施防止或控制有害的影响；这类措施通常会要求可靠地排除加工区的烟雾并将其净化到符合要求以后再排放到远离人员的大气中。
——就有关的危险以及采取的保护措施对操作人员进行培训。
——必要时，监测操作人员受到的照射，并采取适当方式监视他们的健康状况，使之符合地方法规的要求。
——向有关的管理机构咨询，了解在把气体排放到大气之前必须要符合的国家和/或地方法规。
4）用来驱动激光器及其辅助设备的电压/电流是有危险的。其电源可能包含有电容器组，在设备切断电源以后，它还可能要持续一段时间才能放完电。
最低要求：在维修电源时应遵循电气安全操作法规。
标记
应该遵守有关标记的地方法规或区域法规。
加工机应该固定有标记，说明：
——激光加工机制造者的名称和地址；
——激光加工机的制造日期；
——激光加工机的类型和编号（若适宜）。
标记应该满足下列要求：
——激光辐射警告标记的颜色、尺寸及印制型式应符合GB 7247的规定；
——除GB 7247对标记的要求以外，激光加工机在安装固定以后，应该具有其他有关的注意事项和警告标志（例如：“本加工机可能产生有毒的烟雾/颗粒物”）。该标记的大小和位置应能使危险区外面的人员不会经受到第4章列出的各种危险就能看到。
标记的颜色、尺寸及印制型式应符合GB 2893和GB 2894的规定要求。
附录A
（提示的附录）可能的危险
A1 加工副产物举例
下面列举了用激光进行加工时常见的副产物。
这些例子仅供参考，并不全面。
A1．1 陶瓷加工
三氧化二铝Al2O3，镁Mg，钙Ca与硅Si的氧化物；氧化铍BeO（剧毒）。
A1．2 硅片加工
浮在空气中的硅Si及氧化硅的碎屑（可能吸进肺叶，能引起矽肺病）。
A1．3 金属加工
从医学观察点来看，至少下列金属及其化合物是有影响的：锰Mn，铬Cr，镍Ni，钴Co，铝Al，锌Zn，铜Cu，铍Be，铅Pb，锑Sb。
医学方面的影响如下所述：
有毒 Cr+6，Mn，Co
过敏反应，金属烟雾和引起发烧 Zn，Cu
肺纤维化 Be
致癌 Cr+6，NiO
金属铍是很危险的，尤其是在大气中切割合金或含锌的金属时会产生重金属烟雾。
A1．4 塑料切割
在切割塑料时可能会产生各种各样具有潜在危险的物质。温度比较低时产生脂肪族烃，而温度较高时则会使芳香族烃（像苯，PAH）和多卤多环类烃（例如二氧芑，呋喃）增加。其中某些物质可能产生氰化物，异氰酸盐（聚氨酯），丙烯酸盐（PMMA），和氧化氢（PVC）。
医学方面的影响有：
——有毒：氰化物，CO，苯的衍生物；
——过敏源/刺激物：异氰酸盐，丙烯酸盐；
——呼吸道刺激：甲苯、丙烯醛，胺类；
——致癌：苯，某些PAH物质。
A1．5 金属焊接
与金属切割相比，产生的总烟雾量要低。预计可能会产生重金属蒸气。
见A1．3。
A1．6 表面改性
一般地说不会产生什么值得注意的副产物，有时也会产生重金属蒸气。
A1．7 低温焊接与钎焊
预计可能会产生重金属蒸气，焊剂蒸气及其副产物。
A1．8 切割纸和木材
一般的纤维素副产物，酯类，酸类、乙醇，苯等。A2 二次辐射危险举例
二次辐射危险包括焊接区、激光合金化或熔覆区的光辐射，它会引起：
——聚合物降解和有毒烟雾气体的产生，尤其是臭氧。
——可燃性物料造成的火灾或爆炸的危险。
——等离子体发出的χ射线。
——紫外辐射与强烈可见光的发射对人形成的危险。
——烧穿或烧毁激光加工头的冷却水、工作气体管路，以及传感器的导线，造成元件损毁或机械事故的危险。
A3 机械危险举例
A3．1 机械运动部件
A3．2 机械手或机器人
机械手或机器人可能会把防护罩打穿一个孔，可能损坏激光器或激光传输系统，还可能会使激光光束指向操作人员/周围围墙/观察窗孔。
A4 电气危险举例
A4．1 首要的危险
可能出现的高压，储存的能量，大电流。
A4．2 次要的危险
在极高电压下无屏蔽元件产生的臭氧或χ射线。
A5 设计不完善举例
有关联锁开关，开关件，联锁线路，气体管线与气体阀门的粗劣设计和配置。
布线和气体管线对激光辐射的不适当防护。
附录B
（提示的附录）其他危险的防护
本附录列出了有关激光以外的危险，这些危险也很有必要给予考虑。这里列出的危险并不全面。
GB/T 15706的要求适用于所有这里列出的危险。
B1 机械方面的危险
参见有关机械安全的标准。
B2 电气方面的危险
参见有关工业机械电气设备安全方面的标准。
B3 热方面的危险
参见有关机械安全的标准。
B4 噪声
参见有关声学、噪声测量方面的标准。
B5 振动
参见有关的标准。
B6 硬件/软件兼容性和完整性
专用要求可适用。
B7 二次辐射的防护
激光加工 篇5
关键词：水稻种子；清选；精选；杂质；净度；纯度
中图分类号：S511 文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-10-0179-1
1 初清
水稻种子初清应选用水稻专用圆筒初清筛进行，它采用双层直圆柱筛筒，具有筛筒倾角方向可调功能，可根据实际需要调整筛筒的倾角，来改变物料在筛筒内的流动速度。水稻通过筛筒的旋转得以连续清理，把其中所含的大于内筛孔径的大杂质和小于外筛孔经的细杂质分离出来流向指定位置。圆筒初清筛是采取双筛筒连续筛选和出口风选的清理方法，筛选是按直径大小分离水稻和杂质的，风选是按比重不同分离水稻和杂质的。初清应当一次性去掉种子中的杂质，为以后种子的脱芒、干燥、精选打下好的基础。
2 脱芒
脱芒的作用是清除掉水稻的枝梗和芒，稻种在脱芒器的机械冲击、揉搓作用下，使稻壳芒、梗和绒毛均被脱净，稻种表面光滑规整，颍壳变薄。脱芒对稻种的物理机械特性、播种质量、发芽率、抗病性，透水、透气性有明显改善，稻种表面带菌率明显下降，提高了抗病性。播种后，稻种的呼吸强度增强，发芽率明显提高，发病率降低。试验表明，经除芒加工的稻种比未除芒的增产9.1%，脱芒是水稻种子加工中不可忽视的重要环节。脱芒机应选择碾搓柔性，加工破损率极低，同时兼有抛光磨亮稻种颖壳功能的机械。通过更换或增加必要的附件，还可以分离双粒种子、成团种子。机械应当便于清洁，易于调整阻逆力，有效防止机械混杂，确保种子质量和安全。
3 种子干燥
吉林省水稻种子安全越冬水分是14.5%以下。当稻种水分高于14.5%时，应当采取种子烘干技术降低水分，使其达到安全水。稻种干燥时不同水分的种子要分别放置，分批次进行干燥。同一批次干燥的水稻种子水分差异不应大于2%。脱芒、初清后的种子才可以干燥，脱芒率应大于85%，杂质率不大于2%。
水稻种子干燥工艺流程：预热→干燥→缓苏→冷却。
水稻种子允许受热温度≤38℃、一次降水幅度≤3%及降水速率≤0.5%/h。环境温度低于0℃时，应进行预热：热风温度15℃～20℃，时间20min～30min。横流干燥机及未设缓苏段的混流干燥机，干燥水分大于18%的水稻种子，应采取分段干燥工艺，在机外缓苏。
4 种子清选、种子精选、种子分级
种子清选、精选技术和种子分级是种子收获加工处理中最重要的技术。是利用种子清选机械，依据稻种与混杂物在形状、尺寸、比重、表面特性和空气动力学特性等方面的差异，清除混入种子中的茎、叶、穗和损伤种子的碎片、异作物或异品种种子、不饱满的、虫蛀或劣变的种子、泥沙、石块等掺杂物，以提高种子纯净度和利用率。为下一步种子包衣、分级、包装、贮藏做准备。
清选机用于从种子中清除混杂物，选种机用于从清杂后的种子中精选出饱满、发育完整、生活力强的种子。多数种子清理机械可同时用于种子的清选、精选和分级。
根据清、精选种子的原理不同可分按比重精选种子的重力式选种机。在电磁场作用下按种子表面粗糙度的不同精选种子的电磁选种机。利用不同子粒在麻布或帆布带上摩擦系数的大小进行分离种子的摩擦分离选种机等。通常使用的重力式选种机由振动分级台、空气室、风扇和驱动机构等组成。
用于精选前的稻种需经初步清选，种子大小均匀，且不含杂质。
5 种子包衣
种子包衣是20世纪80年代中期研究开发的一项促进农业增产丰收的高新技术，是在种子加工的基础上进一步提升种子质量和价值的手段。采取机械或手工方法，利用粘着剂或成膜剂，将杀菌剂、杀虫剂、微肥、植物生长调节剂、缓释剂、着色剂或填充剂等非种子材料，包裹在种子外面，提高抗逆性、抗病性，加快发芽，促进成苗，提高质量的一项种子技术。种衣剂能迅速固化成膜，因而不易脱落。用种衣剂包过的种子播种后，能迅速吸水膨胀，随着种子内胚胎的逐渐发育以及幼苗的不断生长，种衣剂将含有的各种有效成分缓慢地释放，被种子幼苗逐步吸收到体内。使种子及幼苗对种子带菌、土壤带菌及地下、地上害虫起到防治作用，从而达到防治苗期病虫害、促进生长发育、提高作物产量的目的。药膜中的微肥可在底肥借力之前充分发挥效力。因此，包衣种子苗期生长旺盛，叶色浓绿，根系发达，植株健壮。包衣技术的优点：保苗全、苗齐、苗壮，节省种子和农药，降低生产成本，有利于提高种子商品性，保护环境。
水稻种子对种衣剂较敏感，易产生药害。应选择正规厂家生产的标明稻种专用型种衣剂。包衣时严格控制用药量，且使种子受药均匀，包衣后的种子一般在通风避阳处晾晒1～2小时即可，不要放在太阳直光下暴晒。
机械包衣一般采用滚筒式种子包衣机，而人工包衣时一定要严格做好自我保护，并认真清洗使用过的器具。存放、使用包衣种子的场所要远离粮食和食品。严禁儿童进入玩耍，更要防止畜、禽误食包衣种子。
6 种子包装
利用电子定量包装机精确包装。种子包装要规范化，包装应当有内标签和封口标签，并注明水稻品种名称、品种审定号、种子产地、经营许可证号、种子生产许可证号、检疫证明号、净含量、质量指标、商标、生产商及其联系方式。包衣种子需要有警示标志。
收获的水稻种子通过加工，改善了稻种透水、透气性，降低了稻种表面带菌率，增强了呼吸强度，提高了发芽率。稻苗根系发达，植株健壮，发病率降低，能实现增产增收的目的。
激光加工技术的发展现状及展望 篇6
1 激光技术的应用
激光具有高亮度、方向性强、单色性好及相干性强的特性, 能适应多种材料的加工制造, 尤其在一些有特殊精度要求和特种材料等方面起着无可替代的作用。激光也被誉为是“万能加工工具”、“未来柔性制造系统 (FMS) 的共同加工手段”, 是当代具有代表性的先进制造技术之一。
1.1 激光焊接
激光焊接热影响区小, 热变形可以忽略, 焊接的材料不会被氧化, 且受损率低, 可以焊接尺寸和性质悬殊的材料, 及熔点很高和易氧化的材料。例如:在汽车的生产过程中, 需要将车身和拼版的坯板焊接在一起, 利用单边激光焊接仅需5mm的特点, 将点焊改为激光焊接。据统计, 使用激光焊接, 每辆车就可以节省近40kg的材料。
1.2 激光切割
激光切割是一种应用最广泛且较成熟的激光加工技术, 在许多特殊材料中都得到广泛应用, 如航天航空工业对复合材料产品的需求量的增加, 使得用激光切割复合材料变得越来越重要, 用机械切割2.45mm厚的环氧基复合材料, 需要手工修整和热封, 加工一个零件需要12~14h, 而采用数控激光切割仅需5min, 效率提高150倍。
1.3 激光打标打孔
在加工过程中, 采用激光打标, 零件无接触, 间接的保证了零件的加工精度和表面光滑度, 适合一些需要进行表面特殊加工的零件。采用脉冲激光器可进行打孔, 脉冲宽度约为0.1~1ms, 适用于打微型孔和异形孔。激光打孔已广泛用于表类的宝石轴承、化纤喷丝头、金刚石拉丝模等工件的加工。如钟表的宝石轴承孔直径0.12~0.18mm, 深0.6~1.2mm, 采用激光打孔, 每分钟就可以加工几十个工件, 极大地提高了生产效率。
2 激光加工技术的发展
21世纪, 随着电子信息等高新技术的发展, 市场需求的个性化与多样化, 未来先进制造技术将会向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化以及全球化的方向发展。
2.1 国内发展
由于我国激光加工技术起步较晚, 基础较差, 再加上受到我国设备的限制, 无法与国外同行在一个层面上竞争。但是, 这些年来, 通过校企合作, 有效的推动科研成果的发展, 同时为国家培养了大批的激光技术人才, 使我国的激光产业不断发展扩大。20世纪90年代初, 我国在武汉建立了国家级激光加工工程研究中心, 北京、上海等地方和部委联合建立激光加工工程研究中心, 另外, 很多地方政府以及众多科研机构也建立了激光加工研究中心。
目前, 我国的激光加工技术得到了飞速发展, 但是就总体而言还处于相对比较落后的水平。激光器质量、激光加工工艺、导光系统和精密定位系统等方面的技术还不够先进, 这些都是制约我国激光加工技术发展壮大的关键问题。
2.2 国外发展
世界各国都在大力发展光制造技术, 如美、日、欧等一些工业发达国家强调“应该在这样一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面”。激光在制造业中所表现的低成本、高效率和巨大的应用潜力, 已成为各国之间互相竞争的动力。
美国通过“精密激光机械加工 (PLM) 协会”来激励新工艺技术的发展, 力求使美国工业激光器技术在世界上处于领先的地位;日本将激光切割和激光焊接技术广泛应用于电子、汽车等小件大批量生产;英国Exitech公司和德国Microlas公司先后推出了微结构加工用准分子激光微加工装备。
2.3 国内外的最新研究
近年来, 随着激光加工技术的发展, 对于激光切割的研究工作也取得了巨大成果。
武伟超等, 采用脉冲CO2激光器, 对2mm厚2A 12铝合金进行了切割试验, 研究热影响区的尺寸和显微组织, 热影响尺寸仅为0.1~0.2mm左右, 同时分析了热影响区对试件单向拉伸性能和疲劳寿命的影响。
葛亚琼等利用高功率脉冲固体Nd:YAG激光对4mm厚的5A06铝合金板材进行切割试验, 分析了辅助气体Ar、N2对激光切割质量的影响:辅助气体压力对切缝宽度的影响不明显。B.S.Yilbas等介绍了块参数分析预测切口宽度尺寸方面的研究, 他们根据切口宽度百分比的大小变化来制定不同的激光输出功率水平。发现切口宽度尺寸实验数据和预测结果基本相符合, 尤其当激光输出功率≤350W时其影响更明显。
王永军等为确定激光切割工艺对TC4钛合金板材疲劳性能的影响, 进行激光切割试验, 结果表明:激光切割TC4钛合金的切缝表面存在大量熔融金属凝固后形成的沟槽和微观裂纹, 激光切割产生的热影响区构成了疲劳源区, 导致激光切割试件的疲劳寿命大幅下降。
3 结束语
激光加工技术在不断地发展, 然而我国与国际水平的差距却是有所增大, 高端的激光加工设备几乎全部依赖进口。虽说国内外对激光加工技术的研究已经取得了巨大成就, 但是由于其过程的复杂性和多样性, 使得激光加工技术还没有形成较为成熟的理论和体系。目前, 激光加工的有限元模拟并未取得重大进展, 也没有任何一个软件将激光加工包容在内。
激光加工技术理论的完善需要试验与模拟手段的结合:通过试验的方法来获取数据, 并从中找寻加工过程的变化规律和主要影响因素, 再采用有限元的方法通过加载试件的边界条件对加工过程进行模拟分析。模拟与试验手段的结合发展, 不但可以节省试验经费和时间, 还可以达到相互印证的目的。而在计算机上对激光加工过程的模拟受到边界条件的设定、瞬时高温的加载及实际加工的情况等因素的影响, 让模拟的过程变得复杂而艰难。在未来制造业中, 激光加工技术是一种不可或缺的加工手段, 因此我们的研究工作不能松懈。
摘要：激光加工技术的飞速发展, 使得其在制造业中的作用越来越重。文章概述国内外对于激光加工技术, 尤其是激光切割技术的应用和发展。然激光加工技术的理论体系还不完善, 提出试验与模拟手段相结合:用试验的方法来找寻加工过程的变化规律和主要影响因素, 建立理论模型, 再采用有限元的方法通过加载试件的边界条件对加工过程进行模拟分析。
关键词：激光加工,模拟分析,发展展望
参考文献
激光加工库存管理软件开发与应用 篇7
关键词：库存管理,激光加工,软件开发
0 引言
激光加工目前常用库存信息主要以各种板材为主, 由于场地面积有限, 加上板材的板幅、材质及来源性不同, 部分板材需要叠加存放。因此, 日积月累之后工作人员对板材的查找、更新和维护都带来了不少困难, 尤其面对余料信息, 在生产中库存信息的变动性很大, 程序设计员排版时有时会出现择料不佳反复测量等多余工作现象, 间接使车间工作人员造成不必要的麻烦, 同时对库存余料也没有进行合理的利用, 增加了大量的库存。所以, 为了提高工作效率、节省辅助工作时间、降低劳动强度, 加快资金流动速度, 我们需要一个能够提供详尽、充足的信息源以及具有快捷、安全的操作手段, 来使库存、设计、生产、财务之间良好的衔接, 使激光加工的管理工作更系统化、规范化及产业化, 实现以小投入获取大收益的利益追求。因此, 针对这些问题开发了激光加工系统软件。
1 系统分析
1.1 管理上的可行性
激光加工系统软件能实现对整个部门供应链的管理, 它以信息技术为基础, 以系统化的管理思想为主要方针, 可为管理者的决策提供科学的手段, 可为激光加工的管理提供较为完善的管理制度和科学的管理方法。
1.2 技术上的可行性
大规模的系统软件开发, 需要一个比较强硬技术的软件开发工具。本系统后台数据库最后采用SQL Server大型数据库进行数据相关管理。前台用户客户端采用Microsoft公司的C#语言作为主要的开发工具, 该系统的开发可以与SQL Server数据库进行无缝链接, 以实现数据的安全性及方便性。
1.3 业务流程分析
在开发激光加工系统软件以前, 必须对部门业务流程进行详细了解, 这样开发出来的系统, 才更具有实用性, 激光加工目前从业务角度来讲由市场销售、程序设计、生产调度、库存处理、产品加工、财务统计、六个工作环节组成。通过分析, 激光加工业务流程分析如下图所示:
1.4 系统管理模块的需求分析
通过对激光加工的业务流程的分析。为了满足当前的工作需求, 下面将当前系统开发整体需求分析如下:
(1) 要求库存管理包括激光料、客户料、常用物品和设备维护四种类型的存储功能。
(2) 要求实现对各个库存材料的出库、入库、退库等信息的输入。
(3) 要求实现对各个库存信息的增添、查找、修改功能。
(4) 要求实现制度化管理, 使材料入库前必须进行采购申请、审批并填写采购计划等相关手续后方可入库。否则不得进行物料采购及入库使用。
(5) 要求对系统操作日志的设计, 以方便对库存流程的查看。
(6) 要求建立客户及供应商相关模块, 以保证使每笔入库信息必须一一对应。
(7) 对激光料的数据进行整料库和余料库的不同分配, 尽量减少材料不必要的遗忘和浪费。
2 系统整体结构设计
库存管理模块主要由采购计划、材料入库、库存处理、报表、供应商及客户、账户管理等模块组成, 设计结构图如下所示:
通过设计结构图的构建, 具体规划如下。
2.1 采购计划模块
该模块主要用于实现货物入库采购前的采购申请, 以避免因物资短缺影响生产销售进度, 同时便于采购员对当前物资有更直观、准确的了解。
2.2 材料入库模块
该模块主要用于激光料、客户料及其他货物的入库管理, 除客户料以外其他的相关入库信息全部通过采购计划的审核批准后方可采购入库, 为库存存储过程实现了制度化管理。
2.3 库存处理模块
该模块主要对货物库存信息的出库、退库、还库等相关操作处理。同时, 该模块对不同的库存操作进行了有效的操作日志管理。实现了对库存当前操作信息的详细了解。
2.4 报表模块
该模块利用饼图分析了年、月货物出库的情况。
2.5 供应商及客户模块
该模块实现了对货物供应商和客户信息的存储及管理, 使每批货物信息在使用时都有所依据。同时也便于平时对客户及供应商的信息检索。
2.6 账户管理模块
该模块用于对系统帐号的申请、注销、修改密码及权限的设定, 使不同的用户拥有不同的操作权限。
3 系统实施开发思想
3.1 系统登录
开发思想及步骤:
(1) 首先触发系统登录命令。
(2) 判断是否输入为空值。
(3) 建立连接SQL Server数据库语句.判断输入的用户名、用户密码及用户类型是否存在。
(4) 得到数据库返回值。
(5) 如果返回值为1, 进入相关模块。
(6) 如果返回值为0, 系统提示“用户名或密码错误”
3.2 数据输入
(1) 判断是否输入正确字符。
(2) 判断两次密码是否正确。
(3) 建立SQL Server数据库连接语句。
(4) 得到数据库返回值。
(5) 如果返回值为1, 系统提示“添加成功”
(6) 如果返回值为0, 系统提示“添加失败”
3.3 帐户密码数据修改
(1) 判断新密码和旧密码是否为空
(2) 判断旧密码是否正确
(3) 建立修改账户密码的SQL Server语句, 并将修改后的值存入数据库中。
(4) 系统得到一个返回值。
(5) 如果返回值为1, 系统提示“修改密码成功!请您妥善保管您的密码”
(6) 如果返回值为0, 系统提示“修改密码失败!您是否输入了正确的旧密码或者新密码输入不一致!”
3.4 数据查找
(1) 在数据查找中为了实现数据的快速查询, 需建立模糊查询方法。
(2) 触发查询命令
(3) 判断是否填写了查询信息
(4) 建立SQL Server查询语句并判断只查询数量大于0并且查询条件与用户输入相关的查询信息。
(5) 向数据库申请查询信息。
(6) 将查询结果显示在查询信息栏结果中。
3.5 激光加工系统软件目前解决的问题及实施方案
(1) 库存物理位置的查找
利用系统软件将仓库进行点对点式坐标化管理, 使仓库进行坐标标记, 以便工作人员对板材位置的范围检索。板材整料库与余料库采用分离式规划, 使寻料更省时、更方便。同时也使工作场合更容易实现标准华管理。
(2) 排版设计人员及车间工作人员的选料
使用库存管理系统软件, 方便的检索了库存中所拥有的信息。合理的使用相应材料去加工。同时也对部分余料的进行了有效的合理利用, 同时也减少了库存累计。节省了工作人员找料、测量的辅助时间, 降低了材料的加工成本。
(3) 生产及采购管理的统计
具有相关权限的采购员或相关人员可随时了解所有的采购信息、当前材料使用状况以及采购额等多方面信息。同时对货物市场行情可进行详细的统计及了解。同时, 在生产管理方面, 面对新的加工任务单, 生产部可快速的了解了库存相关信息。并在第一时间对库存需求做出相关的处理。
(4) 财务统计
在成本核算方面, 拥有相关权限的财务人员可在系统软件中快速的了解当前材料的所需成本, 使成本核算更方便、更安全。
(5) 努力实现无库存管理
使用该系统软件有效的检索出库存信息, 尽量压缩库存量, 间接的实现无库存管理。
4 结论
激光加工系统软件的框架与库存管理模块及相关数据库已经完成, 软件的整个开发思路清晰、操作简单、安全性高, 尤其在库存管理模块中, 与传统的手工库存管理相比, 该模块实现了高效率管理、检索速度快、可靠性好、存储量大、保密性好, 使库存、设计、生产和财务建立良好的衔接。工作人员对货物的出入库操作、出入库日志的管理能及时反映各种物资的存储、流向等情况, 为设计、生产管理及成本核算提供重要的依据。
参考文献
[1]明日科技.C#数据库系统开发[M].人民邮电出版社, 2007.
激光加工 篇8
激光加工是利用高能量强度的激光束, 经过光学系统聚焦, 聚焦后的功率密度可达104-1011W/cm2, 对工件加工部位施加高温的热加工技术。由于激光加工热影响区域小, 加工精细, 加工速度快, 可以使常规方法无法实现的工艺轻松实现。如今, 激光加工技术已经广泛应用于“打标、焊接、切割、打孔、热处理、熔覆、精密调阻、精密配重”等领域, 本文将主要介绍手机制造行业比较常用的激光打标技术与激光焊接技术。
1 手机制造中的激光打标技术
激光打标技术作为激光加工最大的应用领域, 以其无可替代的优势迅速取代了传统的“气动打标、化学腐蚀标记、丝网印刷标记、铸造标记”等方式, 成为工业制造领域主流的标记方式。
所谓激光是指单向性极好、单色性极强、高亮度、相干性好的电磁波。激光的产生是在受激辐射光无限放大所产生的。当激光电源激励连续氪弧灯, 发出的光经过聚光腔集中到Nd:YAG激光晶体上, 受激光辐射的光经过激光谐振腔共振放大后产生连续激光。该激光束通过声光Q开关调制后, 变为千瓦的高峰值功率、高重复频的脉冲激光。该脉冲激光束经过扩束镜扩束后, 顺序投射到X轴、Y轴两只振镜扫苗器的反射镜上。振镜扫描器在计算机软件控制下产生按程序编排的快速摆动, 使激光束在平面X、Y两维方上进行扫描。再通过“F-0”光学聚焦透镜组使激光束聚焦在加工物体的表面形成一个个微细的、高能量密度的光斑。每一个高能量的激光脉冲瞬间就在物体表面烧蚀并且溅射出一个极小的凹坑。经计算机控制的连续不断的这一过程, 预先编排好的字符、图形等标记内容就永久地被蚀刻在物体表面上。
常见激光打标的三种工作方式:○1氧化, 激光对工件的表层加热, 使工件表层受热氧化而呈现出不同的特性;○2蚀刻, 激光对工件的表层加热, 使工件表层受热升华而呈现出凹陷的特性;○3凸起, 激光对工件的表层加热, 使工件表层受热膨胀而呈现出凸起的特性。
一套完整的激光打标设备一般由主机-激光发生装置、激光头-激光输出装置、计算机控制部分、Q开关、电控箱、冷却系统、抽风系统与工作平台等组成。
激光打标机因其特殊的工作原理, 与传统标记方式 (移印、喷码、电腐蚀等) 相比, 具有许多优越性:1.非接触加工;2.材料适用面广;3.可与生产线上的其他设备集成, 提高生产线的自动化程度;4.标记清晰、持久、美观, 并可有效防伪;5.使用寿命长、无污染;6.运行成本低打标速度快;7.加工效率高;8.开发速度快;9.加工精度高;10.维护成本低;11.具有环保性。
在手机零部件制造领域, 激光标记技术已经完全可以应用到任何需要标记的地方, 金属零部件, 非金属零部件, 甚至手机的LCD显示屏, 都能够实现激光标记。手机品牌厂商的LOGO打标、系列号、二维码和条形码、装饰性图案2D与3D面打标、彩色个性图案等都已经在手机零部件的制造中应用。
2手机制造中的激光焊接技术
激光焊接是将具有优异的方向性、高亮度、高强度、高单色性、高相干性等特点的激光束辐射至加工工件表面区域内, 激光束经过光学系统聚焦后, 通过激光与被焊物的相互作用, 在极短的时间内使被焊处形成一个能高度集中的热源区, 热能使被焊物区域熔化后冷却结晶形成牢固的焊点和焊缝。根据所用激光器及其工作方式的不同, 常用的激光焊接方式有两种, 一种是脉冲激光焊, 主要用于单点固定连续和簿件材料的焊接, 焊接时形成一个个圆形焊点;另一种为连续激光焊, 主要用于大厚件的焊接和切割, 焊接过程中形成一条连续焊缝。
激光焊接时通过激光输入的能量只有部分作用于焊接, 由于金属对激光的反射与金属的散热性损失一部分能量, 特别是在工件表面形成等离子体“云”时损失的能量更大。当高功率的激光对工件加热时, 工件表面的空气被电离成等离子体, 等离子体与金属蒸气混合就成了等离子体“云”, 这朵等离子体“云”会大大削减激光的能量, 影响工件的焊接质量。为了减少等离子体“云”的影响, 一般都采用侧面吹保护气体的方法去除等离子体"云", 同时保护焊缝金属不被氧化。
由于焊接金属具有不同的热性能, 根据其热性能可将激光焊接分为热传导型与锁眼型两种焊接方法。热传导型激光焊接原理为:激光辐射加热待加工表面, 表面热量通过热传导向内部扩散, 通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等激光参数, 使工件表层熔化, 形成熔宽大熔深小的熔池。这种焊缝的深宽比只有1:3, 但焊缝平滑、圆润无明显的凸起现象, 可以得到非常好的表面效果, 常用于手机前后盖、医疗器械、珠宝首饰、电池等表面质量要求较高的产品。
锁眼型激光焊接原理为:当激光功率密度达到10^6~10^7W/cm^2时, 功率输入远大于热传导、对流及辐射散热的速率, 材料表面发生汽化而形成小孔, 孔内金属蒸汽压力与四周液体的静力和表面张力形成动态平衡, 激光可以通过孔中直射到孔底。这种现象称为小孔效应 (Keyhole Effect) 。小孔的作用和黑体一样, 能将射入的激光能量完全吸收, 使包围着这个孔腔的金属熔化。孔壁外液体的流动和壁层的表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持动态平衡。光束携带着大量的光能不断地进入小孔, 小孔外材料在连续流动。随着光束向前移动, 小孔始终处于流动的稳定状态。小孔随着前导光束向前移动后, 熔融的金属填充小孔移开后所留下的空腔并随之冷凝成焊缝, 完成焊接过程。这种焊缝的深宽比可达8:1, 激光束通过小孔的侧壁不断反射直通孔底, 使工件对激光的吸收率从3%提升到96%, 但在焊缝表面会有凸起, 常应用于手机天线、手机支架、需受力的结构件的焊接。
相对于传统的焊接方式, 激光焊接有如下一些特点:1.焊接速度快2.焊接热影响区小3.热输入量小4.容易实现自动化5.单面焊接6.一致性好与可重复定位精度高7.焊接后几乎不需要后处理加工
随着手机行业的快速发展, 激光焊接的高效率与低成本在手机制造中的优势已越来越明显。Iphone、Ipad、NOKIA、Sumsang、Motolora、HTC等手机的主框架、LCD支架、前后盖、SIM卡槽等部件都通过激光焊接而成, 焊后的部件不仅结合牢固外观也非常漂亮, 基本不需要做后处理加工, 节约了制造成本。
结束语
本文介绍了激光打标与激光焊接的原理、特性及在手机制造中的典型应用, 通过激光打标技术可以使得手机的外观设计更加美观, 可以实现个性化图案的打标, 让消费者得到一个全球独一无二的、真正只属于自己的个性手机。激光焊接应用到手机中, 大大简化了冲压模具的设计, 优化生产工艺流程, 扩大生产能力, 降低了生产成本。激光加工快速高效的生产效率与精密加工的性质决定着其在手机制造中的地位已经越来越重要, 在手机的整个生产制造过程中发挥着巨大的作用, 为整机厂商带来了巨大的经济效益。
摘要：激光加工技术以其高精度、高效率、高质量的加工性能, 已广泛应用于各行各业。通过激光打标可以使手机外观多样化与个性化, 通过激光焊接可以大大简化模具的设计与加工, 降低生产成本, 激光加工技术在通讯产品制造中的应用已达到了无可替代的作用。本文着重介绍了激光打标与激光焊接的原理与特点, 并列举了一些在手机产品中的典型应用。
关键词：激光,手机,打标,焊接
参考文献
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[2]吴明清, 尹占顺.激光焊接技术在工程车辆生产中的应用[J].现代焊接.2008 (08) .
激光加工 篇9
激光的发明是一项划时代的成就,对人类社会文明产生了极其深远的影响。人们把激光和原子能、半导体、计算机列在一起,称为20世纪的“四大发明”。激光的出现引起了光学革命性的发展,冲击了整个物理学,对其它学科产生了巨大的影响。激光能量密度高,方向性好,一经出现,人们就想到把它用到加工制造业领域。激光加工技术是利用激光与材料相互作用的特性,对材料进行切割、打标、焊接、表面处理等的一门新兴加工技术。激光加工技术与传统加工技术相比具有很多优点,对国民经济的发展产生越来越大的影响。目前我国制造业蓬勃发展,前景广阔。但是,在我国制造业业迅速发展的同时,激光加工技术越来越多的应用到制造业领域,但作为支撑产业快速发展的激光技术及激光加工合格人才十分缺乏。目前高校光电工程专业与机械相近类专业的激光加工实训模式已不能满足需要,为适应现代工业发展对人才培养的需求,提高训练质量并培养创新型、复合型、高素质人才,建设开放型激光加工平台势在必行。本文从培养学生的工程实践及创新开发能力出发,提出了建设开放型激光加工实训平台的基本要求、措施和建议。
1 构建开放型激光加工实训平台的目的和意义
激光加工工程实训是培养光电专业应用型人才的一门工程实践实训课程,目前国内大多数高校激光加工工程实训,由于受师资、单一实训模式、实训设备等因素的制约,很多实训内容属于演示型,学生单独操作的时间非常有限,因而致使高校激光加工工程实训课程没有真正起到全面培养激光应用型人才的目的,与社会实际需要脱节,学生实践经验少,不能地胜任工作岗位。在此情况下,为了进一步提高激光加工工程实训的教学质量,培养学生的创新能力、职业能力,构建开放型激光加工实训平台,在激光加工实训中引入较新、较灵活的多层次开放型实训教学模式势在必行。
2 开放型激光加工实训平台的建设
建立激光加工工程实训开放平台不是一蹴而就的事,开放平台的建设是一个系统工程。我校除激光原理实验室外,还有激光切割机,激光打标机和激光焊接机,需整合资源,彼此形成高低搭配,为激光加工实训开放平台的建立提供了基本物质保障。除了硬件设施以外,还得从平台运行管理制度,师资队伍建设,大学生开放性、创新性工程实训项目,考核与评价体系的建设等方面来保障平台高效的运作,真正依托该平台逐步实现“分层次、模块化、渐进式、开放式”的创新工程实训教学体系。
2.1 开放型激光加工实训平台管理制度的建设
要保障激光加工实训开放平台的运作,需要制订一系列详细规章制度。如《激光加工实训开放平台预约制度》、《激光加工实训开放平台安全和卫生制度》、《对校外人员开放实训平台的收费标准》等。
为提高激光加工实训平台利用率,对目前分布在各实验室的仪器设备实现信息化管理,统一调配,实现资源共享,加工设备配置和实训项目应具有较高的覆盖度,最大限度地利用教学资源,给与学生更多的实践机会。
2.2 激光加工实训师资队伍的建设
为保证激光加工工程实训的效果和质量,必须建设一批具有丰富激光加工实践经验的高水平师资队伍。由有经验的教师帮扶年轻教师迅速提高或把教师送入相关企业培训,使其熟练掌握激光加工技术。鼓励实训教师积极参与激光加工方向的相关科研活动,设计新的激光加工实训项目,有条件的可进行激光加工设备的优化、改进和设计工作,为实训教学服务。
2.3 大学生开放性、创新性工程实训项目的建设
研究不同层次的新实训教学体系,打破以前的“按部就班”的教学体系,设置多层次、模块化、渐进式、开放式的实训项目,使学生得到不同程度的创新和实践能力训练,增强学生创新和实践能力,使学生成为适应社会岗位需要高素质应用型人才。具体来说,可通过邀请校外、企业专家做报告,定期向学生展示最新研究成果,营造浓厚的学习氛围;结合本科生导师制,将科研项目中的部分较容易的内容设置为开放实训项目,引导学生参,培养学生创新实践能力;在教师的指导下,学生自主完成各级各类大学生研究性学习与创新项目的选题-申报-实施-结题等工作,并将优秀的研究成果以论文形式发表或申请专利;教师自觉将学科研究前沿,国内外乃至自己的科研成果、研究手段带入实训教学,更新教学内容,提高教学质量;通过开放式工程实训训练,使全程参与的学生具备独立设计和完成实验的能力,并能对结果进行合理地分析,撰写高质量的总结报告,为今后从事相关工作或进一步深造奠定坚实的基础。
2.4 考核与评价体系的建设
在学生激光加工实训成绩评价方面,改变过去的“一卷定全局”评价考核模式,建立平时评价和终结性评价相结合、课内表现与课外自主学习表现相结合的全程评价体系。在奖学金,大学生研究性学习与创新项目申请等方面向积极参与开放实训项目的学生,有成果的学生倾斜,激发学生自主学生兴趣,鼓励质疑批判和发表独立见解,培养大学生的创新思维能力。
3 结论
经过近三年的积极探索和实践,我校构建了激光加工实训开放型平台,形成了一套有效的运行管理机制,学生动手实践能力及创新能力得到了显著提高,有效地提升了光电信息科学与工程专业的培养质量。自平台建立以来,共计培养了两届可以熟练操作各类激光加工设备的学生,获得了多项荣誉。经过开放式激光工程实训的学生,工作后很快就能适应相应岗位,表现突出,深受企业喜爱。但是,要真正建立一个完善的开放型激光实训平台都并非一朝一夕之功,需要我们继续进行大胆的探索和创新,不断深化激光加工技术实训模式的改革,为培养激光加工应用型创新人才做出更大的贡献。
参考文献
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激光加工 篇10
关键词：几何精度 受力变形 热变形
中图分类号：TG506文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0058-01
1 机械加工工艺的概况
机械加工工艺是指根据加工工艺流程，采取相应的加工方式对生产对象的尺寸大小、几何形状、相对位置等进行改变处理，如此把生产对象加工成所需的半成品或者成品，而加工工艺流程往往视设备条件、产品数量、人工素质等而定。机械加工生产包括原材料的运输与储存、毛坯的制造、零件的热处理等环节，而加工工艺过程是指对原材料的尺寸大小、几何形状、相对位置等进行直接性改变的过程，此乃机械加工的关键性环节。机械加工包括大量生产、成批生产、单件生产三大类型。机械加工工艺路线的制定必须坚持“优先加工基准面、分精粗加工、优选加工设备”等原则。机械加工工艺规程的制定流程为：明确加工的工艺线路→测量出各工序的实际尺寸→明确各工序的加工设备。根据机械加工工艺的基本概况可知，机械加工精度的影响因素很多，比如几何精度、受力变形、热变形等。本文主要从几何精度、受力变形、热变形三方面，分别浅析机械加工工艺对加工精度的影响，以提高机械加工的精度。
2 机械加工工艺对加工精度的影响
2.1 几何精度的影响
机械加工工艺系统由夹具、刀具、工件、机床等组成，而工艺系统内各组成部分的几何精度均会对零件的加工精度造成或多或少的影响。就机床的影响而言，如果机床自身的制造精度存有误差，那么零件的几何形状、相对位置的精度亦会出现误差，此外如果机床的安装未能到位或者磨损程度较重，那么同样也会对零件的加工精度造成影响。就刀具的影响而言，零件加工过程，刀具与工件间始终保持着直接接触的关系，如此刀具的磨损程度定会相当严重，而如果继续使用此种被严重磨损的刀具，那么定会对零件的加工精度造成影响。就夹具的影响而言，零件加工过程，先固定零件后加工的加工顺序要求必须控制好夹具的误差，即夹具制造过程产生的误差、使用过程产生的安装误差以及定位误差、长期使用过后的磨损误差。针对上述情况，该文认为必须从以下方面进行控制，以规避几何精度对加工精度的影响：落实好检验工作，以规避夹具、刀具、机床等自身存有误差；采用针对性的补偿技术就磨损程度较轻的部分进行修正，或者更换掉磨损程度较重的部分；操作人员必须提升自身工作能力，切实控制好安装误差的出现，同时必须对工艺系统的几何精度进行定期或不定期的检查，如此提高零件的加工精度。
2.2 受力变形的影响
零件的加工精度不仅受到加工系统的几何尺寸的影响，同时也受到受力变形的影响，即运行设备对零件的加工过程，各种力定会作用到工艺系统，而当此作用的时间超出既定范畴，那么工艺系统便会出现变形现象，如此刀具的运行轨迹以及夹具与刀具的相对位置均会发生改变，进而对零件的加工精度造成影响。针对上述情况，本文认为必须从以下方面进行控制，以规避受力变形对加工精度的影响：用高强度的零件替换掉工艺系统内刚度较弱的部分，如此提高工艺系统的整体刚度或者降低工艺系统的变形程度；采用针对性的方法来降低工艺系统的载荷量，如此降低工艺系统的变形程度，例如采用受力小的夹装方法来规避工艺系统的变形。除此以外，工艺系统的残余应力亦会对零件的加工精度造成影响，而零件加工过程的热处理以及切削均会产生残余应力，如此势必造成工艺系统变形。针对此种情况，本文认为必须从下列方面进行控制：增强零件的刚度，以抵抗加工过程产生的残余应力；就被热处理的工件事先进行退火处理，以控制残余应力的产生量；优化工艺流程，以免粗精加工顺序出错影响到零件的加工精度。
2.3 热变形的影响
零件加工过程往往会经历若干环节，例如磨、铣、车等，而此过程定会产生大量的热量，如此势必导致工艺系统热变形的产生，进而影响到零件的加工精度。下文主要从机床、刀具、工件三方面，浅析热变形对加工精度的影響：就工件的热变形而言，工件的热变形对零件的加工精度起着直接性的影响，而此种影响定会随着零件加工精度要求的增高而变大。针对此种情况，常用的控制方法包括：零件加工过程，适当使用冷却液，以控制零件的表面温度；减少单次切削量，以控制单次热量的产生量或者增加热量的散发量；粗加工后，先停机散热后精加工。就刀具的热变形而言，刀具的热变形往往由切削过程所产生的热量所致，而零件加工过程，连续切削作业定会使刀具的热变形经历猛增、缓慢、平衡三大阶段。针对上述情况，常用的控制方法包括：优选刀具；合理确定切削用量；充分冷却以及润滑刀具。就机床的热变形而言，机床作为零件加工的必要设备，而机床工作过程，零件加工过程产生的热量以及外部环境均会对机床造成影响，从而导致机床的整体温度升高，外加机床具有热源不同、结构复杂、分布不均的特点，因此各部件温度的差异性定会使机床产生不均温度场，进而对机床的几何尺寸产生破坏作用，如此影响到零件的加工精度。针对上述情况，常用的控制方法包括：减少产热量，即采用改善或者隔离热源的方法来减少产热量；增加散热量，即采用冷却的方法来吸收加工过程产生的热量；快速实现机床的热平衡状态或者维持环境温度的恒定状态，如此规避机床的热变形影响到零件的加工精度。
3 结语
尽管我国机械加工工艺已经取得较大的精度，但机械加工生产领域存在的问题依然相当突出，比如文中提及的几何精度、受力变形、热变形对零件加工精度的影响。因此，零件加工过程，必须就影响到零件加工精度的各项因素进行严格控制，同时就常见的影响因素进行重点控制，如此提高零件的加工精度。
参考文献
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激光加工 篇11
科学技术的发展对机械零件及其加工刀具材料提出了非常苛刻的要求, 常需要如精细陶瓷、石英、硅以及各种高合金钢等具有高硬度、高强度、高韧性、高脆性的非金属与金属材料, 这些材料属于难加工材料, 它们的特点是切削过程中切削力大, 不易产生剪切变形, 难以利用普通的机械方法进行加工[1], 因此激光加工等特种加工技术就在这类难加工材料的制造中发挥了重要作用。
1 激光与化学复合加工机理简析
目前, 激光铣削已经在一些精密器件加工中获得应用[2]。但单纯激光铣削存在以下问题:一方面, 由于它是利用激光逐点烧蚀加工工件, 所以加工效率较低;另一方面, 因为激光铣削过程中有熔体的喷溅, 铣削表面存在大量熔渣, 当采用提高激光功率密度的方法来提高激光铣削的速率时, 会因表面温度梯度大而产生较大的热应力, 很容易在材料表面产生微裂纹[3]。这两个因素造成激光铣削表面质量较差。
化学刻蚀主要用于较大工件的金属表面厚度减薄加工以及在薄壁零件上加工复杂的型孔, 不适宜加工窄而深的槽和型孔等[4]。
激光与化学复合刻蚀加工是一种新兴复合加工技术, 在加工过程中, 既有激光能量对工件材料的烧蚀作用, 又有腐蚀液对激光加工产生的熔渣的溶解作用。此外, 更重要的是在复合加工中激光与化学腐蚀的耦合作用, 即当激光照射金属材料表面时, 光能被吸收后转化为热能使腐蚀液温度迅速升高, 从而可以加速腐蚀液与熔渣的化学反应;同时腐蚀液离材料界面越近, 温度梯度越大, 这种温度平衡的打破产生强烈的微对流, 把更多的反应离子带到光照区, 而反应产物则被带离光照区, 使加工区域的溶液不断得到更新, 因此大大提高了化学反应速度[5]。
2 试验装置与方法
加工试样选用YG6硬质合金、W18Cr4V高速钢以及1Cr18Ni9Ti不锈钢三种难加工材料。试验采用的设备是HGL-VIB型激光加工系统。该系统采用的是Nd:YAG固体脉冲激光器, 其主要性能指标如下:平均功率为300W, 功率密度为1MJ/cm2, 波长为1.06μm, 重复频率为0～100Hz且连续可调, 脉冲宽度为0.1～20ms且连续可调。激光输出能量为焦耳级, 其大小通过调节泵浦灯电源电压来控制。加工时采用氧气作为辅助气体, 气压为0.5MPa, 激光喷嘴直径为1.5mm。以H2SO4、HNO3和HCl等为腐蚀液, 利用图1所示的试验装置, 在激光加工的同时向试样加工区注入腐蚀液, 实现激光铣削与化学刻蚀的复合加工。
利用该复合加工方法在试样上一次性加工出直径为4mm的圆形型腔。在试验中以试样加工前后的重量变化值作为蚀除量值, 根据在各种参数下加工得到的蚀除量值, 分析激光工艺参数和腐蚀液参数对复合加工蚀除量的影响规律 (限于篇幅, 且考虑试验结果的显著性, 以下均选加工材料为W18Cr4V高速钢的样件) 。为了能以蚀除量反映加工效率, 每一组试验中几个试样的加工时间相同, 且激光束与试样的相对运动轨迹等辅助条件一致。
3 试验结果与分析
激光铣削与化学刻蚀复合加工的蚀除量主要由激光工艺参数 (脉冲能量、脉冲宽度、重复频率、扫描速度等) 和腐蚀液参数 (成分、质量分数、流速等) 共同决定。
3.1 腐蚀液对复合加工蚀除量的影响
3.1.1 腐蚀液成分对加工蚀除量的影响
在激光与化学复合刻蚀加工试验中, 首先研究不同的腐蚀液对复合加工效果的影响, 以寻求加工效率较高的腐蚀液进行加工试验。由于在氧气辅助的情况下激光加工高合金钢生成的产物主要是金属氧化物, 所以选用的腐蚀液为H2SO4、HNO3和HCl等无机强酸。在相同的加工参数 (重复频率为50Hz, 脉冲宽度为0.5ms, 扫描速度为50mm/min, 腐蚀液流速为5mL/min、质量分数为10%) 下, 改变激光能量得到的三种腐蚀液对复合加工蚀除量的影响规律如图2所示。由于激光脉冲能量的大小是通过调节泵浦灯电源电压来控制的, 为了方便直观, 下文直接利用泵浦灯电源电压作为衡量激光脉冲能量大小的指标。
1.以HCl为腐蚀液 2.以H2SO4为腐蚀液3.以HNO3为腐蚀液
通过试验发现, 三种腐蚀液 (HCl、H2SO4、HNO3) 对复合加工蚀除量的影响并没有太明显的差别, 变化规律基本相似, 但总体上是以HCl为腐蚀液时加工效率最高。并且在加工过程中, 前两者尤其是H2SO4, 受激光加工过程中产生的热量的影响, 挥发出刺鼻的气味。结合三者对加工表面质量影响试验的结果可知, 以HCl为腐蚀液时, 试样的加工表面质量最高, 因此, 以下的加工试验都是以HCl为腐蚀液。
3.1.2 腐蚀液质量分数对加工蚀除量的影响
图3是在一定加工参数 (电源电压为440V、脉冲宽度为0.5ms、重复频率为50Hz、扫描速度为60mm/min、腐蚀液流速为5mL/min) 下, 腐蚀液质量分数对复合加工蚀除量的影响关系曲线。由图3可见:当其他参数一定时, 复合加工蚀除量随着腐蚀液质量分数的增大而增大, 当质量分数增大到一定程度时, 其增加速度变缓。
腐蚀液质量分数的增大导致蚀除量增大的原因是:一方面, 在一定温度下, 增大反应物的质量分数可以增大反应速度。根据活化分子的概念[6], 在一定温度下, 对于某一化学反应来说, 反应物中活化分子百分数是一定的。增大反应物质量分数时, 单位体积内活化分子总数增多, 故使反应速度增大, 因此腐蚀液质量分数的增大会增强其与熔渣的反应能力, 从而减少熔体在加工面的凝结。另一方面, 复合加工的蚀除量又主要由激光工艺参数所决定。当激光工艺参数一定时, 试样材料被激光加工生成的熔渣量也就一定, 这些熔渣在腐蚀液质量分数值达到18%时, 基本都被腐蚀液所溶解, 因此腐蚀液质量分数高于18%之后复合加工蚀除量变化较小。当腐蚀液质量分数为零即注入水溶液时, 复合加工的蚀除量很小。
3.1.3 腐蚀液流速对加工蚀除量的影响
图4是在一定的加工参数 (电源电压为440V、脉冲宽度为0.5ms、重复频率为50Hz、扫描速度为60mm/min、腐蚀液质量分数为5%) 下, 腐蚀液流速对复合加工蚀除量的影响关系曲线。
由图4可见:复合加工蚀除量随腐蚀液流速的增大而增大。这是因为腐蚀液流速越快, 在加工时间内, 从加工表面流过的腐蚀液量就越多, 腐蚀液和熔渣进行离子交换的几率就越大, 反应速度越快, 并且反应产物可以被即时带走;同时流速越快对熔渣的冲击力越大, 可以将极细微的颗粒在冷却凝结前冲走, 从而减少了加工面熔渣的凝结。但流速值过大 (6mL/min以上) 时, 复合加工蚀除量的增速减慢。
3.2 激光工艺参数对加工蚀除量的影响
3.2.1 激光脉冲能量对加工蚀除量的影响
激光脉冲能量是显著影响激光加工速率和表面质量的工艺参数。当其他加工参数 (脉冲宽度为0.5ms, 重复频率为50Hz, 扫描速度为60mm/min, 腐蚀液流速为5mL/min、质量分数为5%) 一定时, 激光脉冲能量对复合加工蚀除量的影响关系曲线如图5所示。
结果表明, 激光脉冲能量越大, 复合加工蚀除量越大。这是因为激光脉冲能量越大, 激光形成的单孔越深, 从而由密集孔群组成的激光加工图形深度越深;同时, 激光能量越大, 激光对腐蚀液的耦合作用越强, 腐蚀液与熔渣的化学反应速度越快, 因此溶解的熔渣就越多, 从而复合加工的蚀除量越大。在低能量的情况下 (电压低于400V) , 由于激光对试样的加工量比较小, 因此复合加工蚀除量的变化并不明显。
3.2.2 激光扫描速度对加工蚀除量的影响
当其他加工参数 (电源电压为440V, 脉冲宽度为0.5ms, 重复频率为50Hz, 腐蚀液流速为5mL/min、质量分数为5%) 一定时, 激光扫描速度对复合加工蚀除量的影响关系曲线如图6所示。从图6中可以看出, 在复合加工时, 激光扫描速度越快, 加工蚀除量越小。这主要是因为随着激光扫描速度的增大, 单位体积注入的激光能量降低, 激光的光斑重叠度和试样的温升都随着激光扫描速度的提高而降低, 所以激光对材料的加工量减小;同时, 激光扫描速度越快, 对试样复合加工的时间越短, 从而腐蚀液与熔渣反应的时间越短, 因此被溶解的熔渣越少, 则复合加工蚀除量越少。但激光扫描速度过快时 (120mm/min以上) , 复合加工蚀除量变化并不明显。这是因为当激光扫描速度过快时, 加工时间过短, 生成的熔渣被溶解的就很少, 从而加工表面都有较多的熔渣没有被溶解, 所以加工蚀除量也较少。要想得到较高的加工效率, 激光扫描速度应该控制在60mm/min以下。
3.2.3 激光脉冲宽度对加工蚀除量的影响
图7是当其他加工参数 (电源电压为440V, 重复频率为50Hz, 扫描速度为60mm/min, 腐蚀液流速为5mL/min、质量分数为5%) 一定时, 激光脉冲宽度对复合加工蚀除量的影响关系曲线。
此结果表明:在保持其他加工参数不变的情况下, 复合加工蚀除量随脉宽的变化非常明显。脉宽越大, 加工深度越深即加工蚀除量越大。这主要是因为在相同的电源电压下, 脉宽越大, 激光能量越强, 腐蚀液将激光生成的熔渣溶解, 则复合加工蚀除量越大。
3.2.4 激光重复频率对加工蚀除量的影响
当其他加工参数一定 (电源电压为440V, 脉冲宽度为0.5ms, 扫描速度为60mm/min, 腐蚀液流速为5mL/min、质量分数为5%) 时, 激光重复频率对复合加工蚀除量的影响关系曲线如图8所示。
由图8可以看出, 随着重复频率的升高, 复合加工蚀除量是先增大后减小的。这是因为:激光重复频率越高, 激光光斑重叠度越大, 一系列部分重叠的激光光斑在试样上形成的密集孔群组成的图形深度越深。同时, 激光重复频率越高, 在相同时间内激光作用于试样的脉冲数就越多, 可以延长激光作用区处于较高温度的时间, 更容易使试样熔化和气化, 试样的激光加工深度也就越深。但由于激光重复频率较大时脉冲激光之间的时间间隔较短, 腐蚀液没有充足的时间与熔渣进行反应, 熔渣生成的速度过快, 此时加工面上没有被溶解的熔渣较多, 蚀除量就较少。当重复频率为30Hz时, 既有一定的加工量, 又有较充足的时间间隔将生成的熔渣溶解, 因此此时复合加工蚀除量最大。
4 复合加工与激光铣削的蚀除量对比分析
在相同的激光工艺参数下 (脉冲宽度为0.5ms, 重复频率为50Hz, 激光扫描速度为60mm/min, 腐蚀液流速为5mL/min、质量分数为5%) , 复合加工与单纯激光铣削下的激光脉冲能量与加工蚀除量之间的变化曲线如图9所示。可以看出, 与复合加工的蚀除量相比, 单纯激光铣削的加工蚀除量很小, 甚至加工后的试样质量还有所增加;同时, 随着激光能量的变化, 加工蚀除量的变化幅度很小。这是因为在激光照射下, 试样材料与氧气发生氧化反应生成氧化物 (即熔渣) , 这些氧化物大多都堆积在加工表面上, 只有少部分从表面喷溅出去, 从而加工蚀除量都很小。在某些参数下加工时, 激光生成的氧化物质量甚至大于熔体喷溅而减少的质量, 因此试样总的质量增加, 致使单纯激光铣削蚀除量的值为负值。
1.复合加工 2.单纯激光铣削后去除熔渣3.单纯激光铣削
根据国内外有关激光铣削的研究报道[7,8], 通常激光铣削后是通过手工的方法将生成的熔渣去除 (不过比较困难) 。将单纯激光铣削熔渣去除后得到的加工蚀除量变化曲线如图9所示。从图9中可以看出, 其曲线和复合加工蚀除量的变化曲线呈现出相似的变化规律。但在加工蚀除量上, 与复合加工相比, 单纯激光铣削熔渣去除后的值较小;同时, 随着激光能量的增大, 单纯激光铣削加工蚀除量的增长速度比复合加工的增长速度要小得多。这是因为在单纯激光铣削时, 熔渣沿着激光扫描曲线凝固在试样加工表面, 有部分激光能量被熔渣所吸收, 从而作用于材料上的加工能量有所减弱;同时, 部分熔渣紧紧黏附在加工表面无法利用手工方法去除, 两者共同造成单纯激光铣削的蚀除量值较小。
从图9可以看出, 复合加工的蚀除量较大, 并且随着激光能量的增大, 加工蚀除量的增长速度变大。因为在复合加工时, 激光加工的生成物大部分在凝固前即被腐蚀液溶解或冲走, 只有少量的熔渣附着在试样加工表面, 激光能量几乎全部被试样材料所吸收, 从而作用在试样上的加工能量就较大, 因此复合加工的蚀除量较大。
5 复合加工表面质量初步分析
按照一定的工艺参数 (电源电压为420V, 脉冲宽度为0.5ms, 重复频率为50Hz, 激光扫描速度为1mm/s) 分别利用单纯激光铣削和复合加工的方法对试样进行盲孔加工。利用体视显微镜进行观察 (图10) , 可以看出, 复合加工后的表面上激光与材料作用产生的熔渣大部分被腐蚀液所溶解, 虽然还存在一定量的熔渣, 但与激光铣削加工相比, 该复合加工方法对熔渣的去除效果非常明显, 即激光和化学刻蚀复合加工在提高加工效率的同时也提高了加工表面质量。
6 结束语
采用激光铣削与化学刻蚀复合加工方法加工难加工材料, 在提高加工效率的同时可以克服激光烧蚀后试样表面存在过量熔渣等导致表面质量不理想的缺点。激光工艺参数 (脉冲能量、脉冲宽度、重复频率和扫描速度) 以及腐蚀液参数 (成分、质量分数和流速) 对加工材料的蚀除量均有显著影响。
参考文献
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