精密钣金中的激光技术

发布日期：2021-6-29

　　 近年来出现的激光技术可以说是给精密钣金加工带 来了又一次革命,激光切割和激光成形应运而生。采 用激光切割加工板料, “模具更换”等价于在 NC(数 控机床)系统中插入新的加工(切割或成形)程序, 所 以模具管理问题被 NC 程序的装卸问题所代替。而 且 CAD/CAM 技术和现代激光技术相结合为尖端生 产技术(如 FMS)提供了新的柔性生产工具。激光切 割与 CAD/CAM 技术相结合, 可实现加工各种复杂 几何形状自动化过程, 其中需要采用许多先进技术, 如产品设计与工艺设计的专家数据库等。现代生产 大都是多品种小批量生产, 为提高生产率, 钣金冲裁 应采用成组套裁, 即在一块板料上同时加工出多种 零件。产品的几何形状输入计算机系统后, CAD/ CAM 系统对其进行处理, 自动计算图形的周长和面 积, 并且自动地进行组合排样, 然后由计算机专家数 据库产生出生产过程文件, 最后进行 NC 编程, 将生 产过程文件变成控制信息, 如加工参数、切割路线 等。激光切割可克服对于材料厚度和零件尺寸以及 精度要求不同时需要重新制造和更换模具的缺点。 现代钣金加工多采用冲床与激光切割相结合的组合 式加工中心。

　　激光成形技术是一种新型精密钣金成形工艺, 是通 过激光束对工件进行局部加热, 而后用水或气体急 剧冷却, 从而成形零件。激光成形技术不需要夹具、 模具和外力, 因而大大降低了成本,缩短了生产准备 周期。通过对激光束加热和冷却的精密控制, 可以 有效地控制材料变形。采用激光成形技术, 可以弯 曲板材、成形锥体和球体形状; 并可以在管子的特定 区域作凸缘、膨胀或收缩。激光成形技术尤其适合 于传统方法难以或不可能成形的硬质材料和脆性材 料成形。

　　激光成形工艺由两步组成: ①激光束沿材 料表面移动; ② 材料受热区进行适合的快速冷却。 这两步工序——加热和冷却产生局部、瞬时、立体的 应力应变场, 使材料发生变形。零件的形状 (材料的变形方式和变形程 度)可通过计算机程序来控制。由于材料局部温度的 骤增是短时间的, 所以工件的材料性能不受影响, 材 料强度通常不会降低, 有时还能增大。