激光束姿态对三维激光切割质量的影响

研究了在三维激光切割过程中,激光束姿态(“切割倾角”和“切割方向”)对切割质量的影响。结果表明,当激光束偏离重力方向达45°时,保证切割质量合格的工艺参量范围将发生变化:三维上坡切割的范围略大于二维切割,而三维下坡切割的范围则明显小于二维切割。指出了在三维切割中,应尽量采用上坡切割方式,在必须采用下坡切割方式的时候应控制其最高切割速度小于二维切割的速度。

曲面光斑面积变化模型及其对熔覆质量的影响

目的建立一种计算曲面工件激光光斑面积变化的数学模型,研究光斑面积在多大范围内变化对熔覆质量的影响最小。方法采用高斯曲率的倒数作为曲率球的半径,利用曲率球代替NURBS曲面微小单元,通过圆柱体与球体相贯的数学分析方法求取截交面积,进而推导出NURBS曲面光斑面积的数学模型,采用CATIA软件作对比,进行验证。结果该数学模型得出的结果与CATIA计算的结果相对误差不超过0.2%,满足工程应用。对模型中影响光斑面积大小的三个因素(离焦量、光束姿态、曲率)进行分析表明,影响光斑面积大小的最主要因素是光束姿态。在此基础上,以Q235为母材,KF310粉末为熔覆材料,调整光束姿态分别以0?、10?、20?、30?、40?为入射角进行激光熔覆,测试和分析得出,在0?、10?、20?时,单道熔覆层宽度随空间夹角及光斑面积的增大而增大,熔覆高度随光斑面积增大而减小,熔覆层与基体之间存在亮白色界面,这是凝固初期界面处生长出的平面晶,说明形成了冶金结合。而30?、40?时的单道熔覆层宽度变化不明显,在熔覆道边缘出现粘粉现象,冶合质量不高。结论光斑面积变化在增加8%的范围内可以保证激光熔覆沉积层的质量,通过该算法的应用可以满足激光再制造快速响应的要求。

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。