收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

激光加工数控系统及状态监测技术研究

吕善进  
【摘要】: 激光加工技术以其广泛的材料适应性、高度的柔性、高效率高精度等优点,在航空航天、造船、模具等领域的关键性零部件加工中得到了广泛的应用。目前,激光加工数控技术正朝着开放化、多轴化、组合化、自动化、智能化等方向发展,激光束与材料之间的相互作用机理和激光加工过程监控技术已成为当今国际上激光加工领域研究的热点问题。 我国的激光加工技术与国际先进水平(主要是美国、日本和欧洲)存在着较大的差距。西方发达国家在先进的高精度激光加工系统方面对我国实施了长期的技术封锁和战略禁运。利用当前流行的开放式运动控制技术和先进的软件技术,开发拥有自主知识产权的高性能激光加工数控系统,有助于推动我国的激光加工产业和装备制造业,进而推动我国航空航天、国防和民用工业的发展。基于以上原因,本文将开展激光切割数控系统、状态监测技术以及关键航空材料加工等方面的研究。 本文首先给出了激光加工数控机床的组成和结构形式,在分析了基于PC的开放式数控系统的三种实现形式的基础上,确定了具有较好开放性和可靠性的“NC嵌入PC型”数控系统实现方案,利用工控机和可编程多轴运动控制器PMAC构成了上下位机式并行双CPU数控系统,由PMAC实施前台实时控制,由工控机实现后台管理和人机接口界面。然后,分析了基于组件对象模型(COM)实现开放式数控软件的可行性,将数控软件划分为设备层、功能层和应用层,研究了数控软件的组件模块划分,并实现了基于COM的层次式体系结构数控软件,保证了数控软件的开放性。最后,开发了激光器远程控制接口电路和激光器远程控制组件模块,实现了数控系统与激光器的协同控制。 激光切割过程中的过程信号直接或间接地反映着过程稳定性和切割质量,通过对其进行监测和分析,可以在切割过程不稳定时采取相应措施,以避免切割质量的恶化。本文分析了激光切割过程中声音信号的产生机理,采用了小波分析和平滑伪Wigner-Ville时频分布对Nd:YAG脉冲激光切割过程中的脉冲作用声进行了消噪和分析,研究了脉冲作用声在时频平面上的能量密度分布随脉冲激光切割参数的变化规律;研究了脉冲作用声的统计特征与切缝底部毛刺形态之间的关系,发现脉冲作用声的标准偏差能够反映毛刺的高度信息;通过对完全切透和未切透两种状态下脉冲作用声的特征进行分析和比较,发现了两种状态下脉冲作用声在持续时间和标准偏差方面的差异,提出了基于声音信号的脉冲激光切割过程监测方法。 针对某型航空发动机环形零件的叶形孔加工,本文进行了钛合金和高温合金薄板的Nd:YAG脉冲激光切割实验,深入分析了切割参数对钛合金热影响区、表面形貌和抗腐蚀性能的影响,研究了切割参数对高温合金重铸层的影响。最后,利用前文开发的激光加工数控系统,完成了多种型号环形零件的叶形孔加工,获得了很好的加工质量。复杂形状二维汉字字符轮廓和三维叶形孔的高质量加工,表明该激光加工数控系统工作稳定可靠,具有良好的性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张建华;;激光加工聚晶金刚石初探[J];安徽工学院学报;1990年03期
2 王续跃,周锦进,贾振元,高轩;激光辐照试件时散射现象的数字化研究[J];大连理工大学学报;1994年06期
3 袁根福;激光加工技术的应用与发展现状[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年01期
4 陈锡让,王忠琪,于思远,林梦霞,张珊;工程陶瓷小孔激光加工[J];天津大学学报;1996年01期
5 黄国栋;我国激光加工技术发展迅速——第三届全国激光加工学术交流会论文综述[J];中国机械工程;1993年05期
6 李劲东,顾毓沁,过增元;降低取向硅钢片铁损的激光加工工艺研究[J];钢铁;1994年08期
7 李子尧,之己;激光加工系统的计算机控制[J];光电子技术与信息;1996年02期
8 李瑜煜,林炤,邹燕成;激光加工点、线、面热源温度场计算机模拟[J];冶金丛刊;1998年02期
9 ;用激光加工陶瓷材料[J];国外建材科技;2000年04期
10 赵广兴;精密陶瓷的激光加工[J];机械工人.冷加工;1990年09期
11 胡忠恒,王健,李坤;图形变换的矩阵方法在激光加工中的应用[J];航空制造技术;1992年04期
12 李瑜煜;材料系引进了全国高校输出功率最大的激光加工系统[J];广东工业大学学报;1995年S1期
13 万沛霖,张志远,何莉;模块化智能高精度数字控制系统的设计及在激光加工设备LASER-START中的应用[J];机床与液压;2003年05期
14 张国顺,孙攀峰,许宝忠,张健,黄复清;数控YAG激光加工系统电源的研究及改进[J];天津工业大学学报;2003年05期
15 方志民,谢颂京,姚建华;激光加工在先进制造技术中的应用[J];机械工程师;2003年08期
16 袁恒祺;用激光加工复合材料[J];洪都科技;1984年01期
17 杨永华;;曲轴的激光加工[J];汽车工艺与材料;1990年05期
18 孟益;深孔、盲孔、筛孔激光加工特种工艺研究[J];天津科技;1996年06期
19 张凤林,虞和济,王启义,虞钢;激光加工机用自适应测量系统设计研究[J];现代计量测试;1998年04期
20 李湘洲,杨军;激光加工陶瓷技术简介[J];佛山陶瓷;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梅遂生;;蓬勃发展着的激光加工——国外激光加工技术考察见闻[A];第七届全国电加工学术年会论文集[C];1993年
2 周锦进;赵福令;亢羽;;激光加工表面层特性的试验研究[A];第五届全国电加工学术年会论文集(特种加工篇与综合性论文篇)[C];1986年
3 宁福宏;刘伟;;激光加工梯形缝筛管的研究与开发[A];中国新时期思想理论宝库——第三届中国杰出管理者年会成果汇编[C];2007年
4 张伟;;紫外激光对高密度柔性线路板进行加工处理[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
5 王志华;;光纤激光器应用综述[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
6 张坤;陈光南;;激光表面强韧化处理若干基本问题的探讨[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
7 崔瑛;;浅谈光束质量因子M~2[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
8 邓树森;;制造技术与激光加工[A];第十届中国科协年会专题论坛特邀报告集[C];2008年
9 陈传梁;;激光加工技术的发展及实现产业化的途径[A];第八届全国电加工学术年会论文集[C];1997年
10 吴涛;龙行现;;激光焊接及其在汽车工业生产中的应用[A];成都市汽车工程学会第四届理事会议暨学术交流会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑祺峰;发动机连杆裂解槽激光加工技术及自动化设备研究[D];吉林大学;2010年
2 王世勇;高性能激光加工控制关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
3 李劲东;硅钢片降低铁损的激光加工研究[D];清华大学;1992年
4 蒋明;激光飞行标刻系统及激光加工机器人控制与仿真研究[D];华中科技大学;2011年
5 陈莉;激光仿生非光滑表面热作模具的磨料磨损性能研究[D];吉林大学;2007年
6 陈虹;激光光束质量对光束传输聚焦和加工质量的影响[D];北京工业大学;2006年
7 刘静伦;系列轴对称结构CO_2激光器输出光束分析及整形[D];四川大学;2007年
8 吴勃;金属仿生功能微结构的激光制备与研究[D];江苏大学;2011年
9 王云山;激光转镜宽带扫描热过程研究[D];天津工业大学;2004年
10 叶瑞芳;新型水射流导引激光加工系统光学特性与关键技术研究[D];厦门大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡昌奎;高光束质量CO_2激光焊接机及工艺实验研究[D];华中科技大学;2004年
2 蔡兵;基于DSP和FPGA的激光加工控制系统研究[D];华中科技大学;2006年
3 徐梦廓;激光加工高密度PCB的研究[D];广西工学院;2010年
4 唐文龙;CO_2激光封口安瓿瓶的研究[D];华中科技大学;2008年
5 殷雪峰;铀表面镀铌激光合金化及其抗腐蚀性研究[D];中国工程物理研究院;2004年
6 闫东升;熔融挤压快速成形机喷头的研究[D];北京化工大学;2003年
7 张帅;激光加工经济型数控系统[D];北京工业大学;2006年
8 孙慧超;硬质合金及铜箔的激光加工问题研究[D];吉林大学;2007年
9 陈海清;射频激励CO_2激光器电源的研究[D];华中科技大学;2007年
10 胡胜红;基于图形计算几何技术的激光加工优化算法研究[D];华中科技大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 黄基尧;借激光加工装备升级传统产业[N];东莞日报;2009年
2 胡江洪;淡季不淡 外销内补[N];中国包装报;2007年
3 陶佳;美国用激光加工陶瓷材料[N];中国有色金属报;2002年
4 董锐;粤铭激光:整合资源 实现共赢[N];中国包装报;2006年
5 聂春林;民营股东让路:武汉三大激光企业合并[N];21世纪经济报道;2006年
6 郑明桥 张敏 段杨;武汉崛起激光产业群[N];经济日报;2006年
7 董锐;鼎鸿激光徐州生产基地竣工[N];中国包装报;2007年
8 深圳商报记者 洪宾;大族激光跻身世界先进行列[N];深圳商报;2006年
9 董锐;粤铭激光 走持续发展路[N];中国服饰报;2006年
10 董锐;鼎鸿激光科研成果备受专家关注[N];中国包装报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978