三維激光切割技術在空間曲線加工中的應用
發(fā)布者：激光切割加工|凱利特 時間：2019/11/21 20:52:34
激光切割技術近年來發(fā)展比較迅速，由于其具有切割尺寸精度高、切口無毛刺、切縫不變形、切割速度快且不受加工形狀限制等特點，目前已越來越多地應用于機械加工領域。三維激光切割更是以其先進、靈活、快速的特點，在國外的航空航天和汽車工業(yè)中得到了廣泛的應用。使用三維激光切割，不僅可以節(jié)省樣板及工裝設備，還大大縮短了生產(chǎn)準備周期。但國內(nèi)目前大多數(shù)的激光切割機只用于二維平面切割，三維激光切割設備在國內(nèi)還比較少。本文以國內(nèi)使用相對比較多的PRIMA三維激光切割機為例，對三維激光切割的原理、特點，以及在航天制造業(yè)中的發(fā)展和應用進行簡要的介紹。
1 激光切割三維空間曲線的技術難點
(1)激光束的方向
為了保證切割的精度和切口的質(zhì)量，無論是在平面切割還是在三維切割中，激光束的方向要始終和被切割的對象保持垂直，即在加工過程中激光束要處在曲線的法向或與曲線所在的面保持垂直。在二維切割中，由于曲線是在同一個平面內(nèi)的，激光束始終和曲線所在平面保持垂直，因此這一點很容易做到。但在三維切割中，曲線處在不同的面內(nèi)，而且曲線的方向是不固定的，在加工過程中其方向始終都在變化，如圖1(a)所示，AB為空間內(nèi)任意一曲線，在加工中要保證激光柬始終與曲線保持垂直，因此如何使激光束始終和被切割的曲線保持垂直是解決三維空間曲線切割的一個重要問題。
(2)激光切割焦點的位置在切割過程中要保證
焦點和零件表面的相對位置保持不變，即噴嘴和零件表面的距離始終保持一致，見圖1(b)。在二維切割中，所要加工曲線始終在一個平面內(nèi)進行加工，這一點很好保證，而在三維加工中，由于構成空間曲線的特征處在不同的曲面中，如何使噴嘴中心和零件表面的距離保持不變是需要解決的另一個重要問題。
(3)將空間曲線的特征轉(zhuǎn)化為激光切割數(shù)據(jù)同
二維曲線不同，三維空間曲線是由處在不同面內(nèi)的多段特征組成的，各個特征之間也沒有太大的聯(lián)系，在加工過程中可能要先后在多個面內(nèi)進行切割，如何簡單快捷地反映三維曲線的特征并將其轉(zhuǎn)換為激光切割數(shù)據(jù)是三維激光切割所要解決的最重要的問題。這也是三維激光切割技術在實際應用中最復雜的一步。
