最火铣床实现复合加工的工艺诀窍

铣床实现复合加工的工艺诀窍

在全球竞争日益激烈的环境下，人们从高效、高产和高灵活性的角度，对生产系统提出了越来越高的要求。为了确保竞争优势，必须要使设备在最大程度上迎合加工任务的要求，其中一种途径便是多种工艺集成。

本文介绍在一台铣削加工中心上针对中小批量加工的功能集成所发挥的潜力。这种加工中心可以扩展激光焊接技术、硬化处理和切同时削加工或改变结构等功能。这种工艺的运用可以使单独的工具钢浇铸工具和高要求的钛合金或Cr-Co（铬-钴）钢质医学植入零件的小批量加工。激光技术工艺和工件的局部处理通过集成在机床上的机器人来实现。由此可以借助机械设备，在一次装夹过程中实现全部的复合加工工序。

复合型生产系统的基础是移动式工作台结构的铣床，这种系统附加设有两个回转工作台、一个6轴机械人和两个激光加工单元

以带有移动工作台的铣床为基础

复合机床以移动工作台结构类型的铣削加工中心为基础，装设有两个旋转工作台、一个6轴机械臂和两个激光加工单元（由一种连续作业的高效焊接和硬化处理的激光光源及一种脉冲激光光源供能）。由于焊接和淬硬处理无需机床的高精度，因此可以在设备上集成一台节省空间的6轴机械臂，这样可以提高整体设备的利用效率。

加工单元和能源链之间的接口不可拆分，因此整个介质的输送必须通过恒定设在加工单元上的软管进行。软管同时也用于对光纤的卸载。除了光导纤维之外，属于介质输送系统的还有两个导线引入系统、冷却水供水系统、工艺用气管路和信号电缆。软管通过机床上方的旋转臂与加工单元进行垂直连接和导入。导入臂一方面负责保证软管在工作区域内的垂直走向，另一方面确保光纤和电线传送系统的特定走向。导入臂、设备构架和机器人之间的机械相互作用可通过结构动态调节而达到最小。

推拉门设置在顶部更易于操作

针对激光淬硬处理、焊接和切削技术，设备采用了济南试金环刚度专用试验机高质量的激光束——2.4kW纤维激光器。这些技术的组合，虽然占据工艺流程上的优势，但也隐藏着威胁操作人员的潜在危险。一种符合技术现状、带有探头监视功能的激光保护罩确保了操作人员的安全（图1）。设备的前端为机器人的保护工作区，因此无需再有其他防护措施。通过激光隔离罩顶棚的推拉活动门，可以方便地进入工作区域，以实现天车的装载作业。通过采用高效纤维激光器，可以在结合光束偏转系统（激光扫描仪）的基础上，首次把多种激光加工工艺集成到模块化的、可更换的加工单元里。

图1 机床前端有一个供机器人使用的保护工作区。操作人员的安全通过一个设有传感器监视功能的激光保护罩加以保证

复合方案以光束引导和光束聚焦为基础，运用一种2D扫描系统（图2）。采用带有聚阑平角光学仪器的光束偏转系统可以对接近正射光束扫描区域的被加工工件的表面实现柔性加工。在待加工的工件表面上达到近似正交的光束倾角。对此，可有目的地利用在光束传播范围内变动的强度分布，以实现不同的加工工艺和加工范围。

图2 复合加工中心采用一种2D扫描系统，这种系统可以对激光导向和聚焦进行控制，通过对激光束的离散处理，可以实现激光焊接和激光淬火处理等加工

发散激光器用于淬火处理

大于1MW/mm2的焦点强度位于材料切削轴的上方，并被用于局部蒸发。通过这种方式，可以在毫秒的范围内实现100μm以下的单脉冲钻孔。在向而确保非金属材料实验机的质量精度是1次成功采购的条件前传播的方向上，强度峰值逐渐降低，加工面上的激光束发生离散，由此工件表面的焦点会变得更大。在此光束离散的工作区域内，可以摸清行业状态实现激光焊接和激光淬硬加工。在连续激光加工（cw模式）和功率密度