一种高速铣削-激光切焊复合加工工艺及其可重组多轴数控加工系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种机械铣削-激光切焊复合数控加工工艺及可重组多轴数控加工系统，尤其适用于金属材料的高速铣削-激光切割和焊接。
【背景技术】
[0002]近几十年，随着激光器制造工艺的不断进步，激光加工技术在工业生产中得到越来越广泛的应用，其中激光切割和激光焊接是激光加工行业中应用最广泛的两项技术。
[0003]激光切割技术是通过激光所产生的巨大能量直接使材料熔化甚至汽化，并通过辅助气体将被熔化或汽化的材料吹除，从而达到切割的目的。与传统的切割方式相比，激光切割具有高柔性、非接触式、切割质量好等优点，广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。
[0004]激光焊接技术是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效的焊接方法，与目前广泛应用的电弧焊、气焊、电阻焊等传统的焊接方法相比，激光焊接具有焊接速度快、变形小和焊接质量高等优点。
[0005]然而在不同机床设备上分别完成激光切割、激光焊接和高速铣削需要反复拆装、定位，不仅耗时耗力而且会造成加工精度偏低。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种高速铣削-激光切焊复合加工工艺及其可重组多轴数控加工系统，本发明可以在一台数控系统上实现高速铣削和激光切割、激光焊接三种工艺的组合加工，并且能够在不更换工装的情况下实现三种功能的切换，完成工件的全部铣削/切割/焊接工艺，有效解决以往铣削+手工切割工艺或者多台单一功能机床组合加工时必须反复拆卸、定位工装所造成的加工精度偏低、耗时耗力的技术难题，从而简化工艺流程、大幅度提高工件的加工精度和生产效率、显著降低设备投入及制造成本。
[0007]本发明提供的一种高速铣削-激光切焊复合加工工艺，其特征在于，在整个加工流程中，数控系统自动识别并拾取激光切割动力头，并控制加工头运动到指定加工起始点，按照编程路径进行激光切割，数控系统控制机床主轴与激光切割动力头脱离，自动识别并拾取铣头，铣头运动到加工起始点，按照编程路径进行高速铣削，铣削完成后，工装夹具将铣边对缝等待焊接，数控系统控制机床主轴与铣头脱离，并运动到激光焊接动力头位置，自动识别并拾取激光焊接动力头，从系统指定焊接起始点开始焊接，焊接完成后，机床主轴与焊接头脱离，完成整个高速铣削-激光切焊复合加工工艺，整个加工过程中无需对工件进行反复的拆装和定位，使加工精度和生产效率得以提高。
[0008]本发明提供的一种可重组大型多轴联动数控高速铣削-激光切焊复合加工系统，其特征在于，该系统包括激光器、数控系统、数控机床、机床主轴、工装夹具、激光切割动力头、激光焊接动力头和铣头；
[0009]激光器和数控系统利用线缆连接，数控系统用于控制激光器出光关光及数控机床的运动，激光器的光纤在数控机床里面走线，连接到激光切割动力头和激光焊接动力头上，激光切割动力头、激光焊接动力头或铣头安装在机床主轴上，激光切割动力头、激光焊接动力头和铣头具有一致的机械和通讯连接接口，机床主轴能够在数控系统控制下选择相应的加工头，实现激光切割动力头、激光焊接动力头、铣头的自动更换;工装夹具安装在所述数控机床上，用于安装待加工工件。
[0010]具体而言，本发明具有如下技术效果:
[0011](I)本发明是基于实际材料加工过程提出的一种适用于绝大多数生产场合的高速铣削-激光切焊复合加工工艺的方法与设备。该方法将三种常见的加工手段进行组合，只需更换不同的加工头，就能够在同一设备上进行加工，避免更换设备，耗费工时。
[0012](2)本发明所述方法能够将铣削之后的工件直接进行焊接，无需设备的更换，可以有效的避免工件氧化或者污染的情况，提高焊接质量。
[0013](3)本发明所述方法能够对绝大多数形状的工件进行加工，能够适用于各种场合，且能够使用与包括铝合金、镁合金、钛合金、高温合金、钢材在内的绝大部分金属材料;不但可用于加工规整的圆筒、平板薄壁结构件，还可用于椭圆、汽车白车身、运载火箭瓜瓣等复杂曲面结构的切割和焊接制造。
[0014](4)本发明所述的方法和装备能够实现一体化的装备控制，通过总控平台达到控制整个机床、铣头、激光切割和焊接动力头、工装夹具、激光器的目的，大大提高加工的便利和效率。
[0015](5)本发明所述的装备可以采用在激光热源旁加装电弧热源作为次级热源，组成焊接效率更高、缺陷更少的激光-电弧复合焊接方法来提高焊缝质量，所采用的电弧热源形式包括惰性气体钨极氩弧焊(TIG)、熔化极惰性/活性气体保护焊(MIG/MAG)、埋弧焊等。通过增加次级热源，能够增强熔池流动能力，同时电弧对熔池的搅拌作用有利于熔池中气泡的溢出，减少焊缝的气孔缺陷。
[0016](6)本发明所述的装备能够大幅度缩短生产周期，提高加工质量和生产效率，降低制造成本、劳动强度和噪音污染，是一种绿色环保、高效清洁的先进制造技术，能够解决运载火箭制造流程工序多、流程长的问题，实现我国运载火箭箭体制造的小批量生产示范应用，全面提升我国运载火箭制造技术的核心竞争力。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实例提供的可重组大型多轴联动数控高速铣削-激光切焊复合加工设备结构示意图；
[0018]图2为铣头与激光切割动力头和焊接头工作示意图；
[0019]图3为激光切割动力头加工平板的工作示意图；
[0020]图4为铣头加工平板的工作示意图；
[0021 ]图5为激光焊接动力头加工平板的工作示意图；
[0022]图6为激光切割动力头加工圆形瓜瓣的工作示意图；
[0023]图7为铣头加工圆形瓜瓣的工作示意图；
[0024]图8为激光焊接动力头加工圆形瓜瓣的工作示意图；
[0025]图9为激光-电弧复合焊接头加工平板的工作示意图；
[0026]图10为激光-电弧符合喊街头加工圆形瓜瓣的工作示意图；
[0027]图11是两坐标激光加工头整体结构图；
[0028]图12是两坐标激光加工头C轴结构图；
[0029]图13是两坐标激光加工头A轴结构图；
[0030]图14是两坐标激光加工头连接端面的结构图；
[0031 ]图15是激光切割光学组件更换为激光焊接光学部件结构图；
[0032]图16是两坐标激光加工头快速更换为铣头的结构图；
[0033]图中，1.激光器，2.控制平台，3.数控系统，4.数控机床，5.机床主轴，51.滑枕，52.旋转轴，6.工装夹具，61.底座，62.夹具，7.激光切割动力头，71.切割单摆头，72.激光切割光学部件，8.激光焊接动力头，81.焊接单摆头，82.激光焊接光学部件，9.铣头，10.铣削工件，11.切割工件，12.待焊接件，13.针床，14.平板工件，15.切口，16.切割路径，17.焊接工件，18.激光焊接焊缝，19.焊接路径，20.工件，21.平板复合焊接焊缝，22.电弧焊枪，23.瓜瓣复合焊接焊缝，24.拉钩，25.光纤通道，26.水电气通道，27.C轴轴体，28.方形法兰，29.光纤出口，30.光纤，31.旋转轴，32.连接端面，33.水电气接口，34.侧面定位销，35.A轴电机，36.法兰盘，37.连接滑块，38.定位销，39.水气接口，40.拉紧油缸，41.电线接口，42.端齿盘，43.A轴，44.C轴，45.A轴轴体，46.连接圆盘
【具体实施方式】
[0034]材料加工中，机械铣削、激光切割和激光焊接都属于独立的材料加工技术，且在发展中都取得了很大的进展。将这三种技术进行组合，使用同一台数控机床加工工件，能够代替手工切割、化学铣削和手工焊接，且避免了更换设备、重新工装带来的装备精度不高、工件变形等问题，解决了生产流程工序多、流程长的问题，提高了生产质量、效率，消除环境污染、降低噪声、振动和工人劳动强度。
[0035]本发明提供的一种高速铣削-激光切焊复合加工工艺，该工艺的特征在于，在整个加工流程中，数控系统自动识别并拾取激光切割动力头，并控制加工头运动到指定加工起始点，按照编程路径进行激光切割，数控系统控制机床主轴与激光切割动力头脱离，自动识别并拾取铣头，加工头运动到加工起始点，按照编程路径进行高速铣削，铣削完成后，工装夹具将铣边对缝等待焊接，数控系统控制机床主轴与铣头脱离，并运动到激光焊接动力头位置，自动识别并拾取激光焊接动力头，从系统指定焊接起始点开始焊接，焊接完成后，机床主轴与激光焊接动力头脱离，完成整个高速铣削-激光切焊复合加工工艺。整个加工过程中无需对工件进行反复的拆装、定位等工序，提高了加工精度，并大幅度提高了生产效率。
[0036]上述工艺在整个加工流程中，不局限于先切割，再铣削，最后焊接的加工顺序。可以根据实际工艺需求，合理安排加工顺序。
[0037]上述技术方案高速铣削-激光切焊复合加工工艺可以采用下述任何一种或几种方式进行改进:
[0038](I)高速铣削的主轴转速为5000r/min?40000r/min，更优选的范围为10000r/min?20000r/min。激光功率为300W?I OOOOff，更优选的范围为2000W?8000W。
[0039](2)激光切割速度为lm/min?12m/min，优选的范围为lm/min?5m/min;离焦量为-4mm?+5mm，更优选的范围为-4mm?O ;喷嘴到工件上表面距离为O?5mm，更优选的范围为0.5mm?I.5mm;辅助气体压力为0.3MPa?2.0MPa，更优选的范围为0.9MPa?1.7MPa。
[0040](3)激光焊接速度为0.5m/min?30m/min，更优选的范围为lm/min?6m/min;作用于工件表面的激光光斑直径为0.1mm?5mm，更优