激光切割通常是在水平面上或略帶小角度傾角的板材上進(jìn)行的,但在大角度斜面上進(jìn)行切割國內(nèi)尚未見報道。材料厚度6mm,整個圓臺面上約有60個型孔,圓臺大于3000mm。要求加工后各孔的間距誤差不超過± 0.05mm,節(jié)距累積總誤差不超過0.5mm;傾角a=31°,b=0.5°,q=41.37°,這三個角度的誤差要求都不小于 ± 0.005°, 要求型腔表面光滑。過去一起采用線切割進(jìn)行加工,生產(chǎn)效率低,工作量大,無法保證生產(chǎn)周期。因此,研究了用激光切割替代常規(guī)線切割加工方法,滿足批生產(chǎn)需要。
(1) 為實(shí)現(xiàn)總傾角31.5°的斜面切割,需制作圖2的高精度切割工裝,工裝節(jié)距定位孔距的尺寸公差控制在±0.01mm以內(nèi),圍帶采用分段加工后組焊,解決了整圈斜圍帶超過3000mm。無法加工的難題。
(2) 調(diào)整好激光加工參數(shù)耦合,在激光功率P = 1260W,切割速度v = 1.4m/min,普通氧氣(純度99.8%)作為輔助氣體,氣體壓力為0.08MPa時,可實(shí)現(xiàn)大角度斜面激光切割,切縫寬度約為0.18mm。
(3) 激光頭噴嘴離工件的距離變化和入焦量對切口質(zhì)量有重要影響,噴嘴離工件太遠(yuǎn)將使切縫加寬,粗糙度提高,距離太近噴嘴很容易與工件發(fā)生碰撞。距離控制在離工件0.5~0.8mm之間,切割后的型腔表面質(zhì)量較好。入焦量(即激光焦點(diǎn)在工件內(nèi)部的位置)約1mm,可保證切口平整,切縫入口處不出現(xiàn)倒角,獲得良好的表面加工質(zhì)量。
(4) 由于是三維空間閉合曲面加工,在加工程序制作上,既要考慮型面建模的精度,又要考慮程序直線插補(bǔ)步長,實(shí)驗(yàn)表明直線插補(bǔ)步長取0.02mm,效果較好。
經(jīng)萬余個型孔加工批量生產(chǎn)表明,采用激光在大角度斜面上進(jìn)行切割加工是可行的,只要激光參數(shù)耦合性合理,并控制好噴嘴離工件的距離、入焦量、程序直線插補(bǔ)步長,可實(shí)現(xiàn)31.5° 斜面,板厚6mm工件的精度加工,型孔加工后粗糙度達(dá)Ra 3.2mm。單個型孔從原來線切割加工時間為90min,減少到激光加工的34s,加工效率提高百余倍。
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