1 機器人YAG激光加工系統
機器人YAG激光加工系統組成如圖1所示,主要由激光器、機器人(本體和控制柜)、水冷系統、光束傳輸系統和激光頭和工件裝夾系統組成。

圖1 機器人YAG激光加工系統
經試驗證明,該系統與其他三維激光加工系統相比有如下顯著特點:節省占地空間——機器人的腰部和手臂較細,干涉區域較小;動作范圍大——zui大范圍:R1717mm;軌跡精度高——采用了*的運動控制,大幅度提高了高速動作時的軌跡精度,重復定位精度可以達到±0.06mm;動作速度快——由于縮短了空行程時間,所以可縮短循環周期:安全性能高——碰撞檢測功能:使機器人一碰到周圍的物體后就停下來,這樣可減少碰撞產生的損壞。裝有安全開關:借助于示教盒上的安全開關,示教過程中脫手或握力過大都會關掉伺服,使機器人停止,因此可安全地操作。
另外,隨機附有的仿真編程系統可以實現離線編程和模擬實際生產過程,其快速捕捉功能,可以保證激光頭與工件加工表面保持垂直(保證加工質量),程序完成后,通過軟盤或局域網輸入到機器人的控制柜,啟動程序即可加工,也可進行在線示教編程。
2 機器人YAG激光切割技術
激光切割是利用高能激光束照射材料表面,使被照射部分材料熔化或汽化,達到切割的目的。與傳統的切割方法和沖裁工藝相比,機器人YAG激光切割技術具有兩大*性:
(1)激光切割是無接觸加工,無“切削力”作用在工件上,沒有“刀具”磨損,并且具有切縫窄、速度快、熱變形小、切割部位和切口平整等優點。
(2)本系統柔性高,靈活性大,適合小批量、多品種的產品加工,能夠縮短汽車車身開發的周期,提高加工效率和質量,降低成本。
機器人YAG激光加工系統用于新車型試制,使車型更新換代的周期越來越短。1983年用五軸激光加工機切割車身鋼板以來,三維激光切割以其縮短生產周期、節省原材料、提高工效、降低生產成本等優點,在汽車工業得到了日益廣泛的應用。尤其是利用三維激光切割代替傳統的汽車覆蓋件的切邊模和沖孔模,其效果尤為明顯。如表1所示。
表1 覆蓋件傳統加工工藝與機器人激光加工工藝的特點比較 
激光焊接是激光加工技術中發展zui迅速的領域。激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬表面,通過激光與金屬的相互作用,金屬吸收激光轉化為熱能使金屬熔化后冷卻結晶形成焊接。與傳統的焊接方法相比(如表2),機器人YAG激光焊接技術會帶來很多優點:
表2 激光焊接同其他焊接工藝的對比
注:“+”表優勢。“-”表劣勢,“0”表適中。
(2)可以實現激光焦點的功率和大小按加工要求動態地進行調節,同時對加工過程進行實時監控,實現各種各樣的應用可能。
(3)采用光纖輸送激光,這樣一來把能量源和加工設備從空間上分隔可以毫不困難地實現。激光器產生的光能可通過直徑很小的光纖傳輸到距離很遠的工位,通過機器人,實現對工件的焊接。
(4)一臺激光焊接機器人可代替3臺至4臺電阻焊機器人,若充分利用激光焊接技術,加工一個車身,在工裝投資、焊件準備、材料消耗、車身密封等方面的費用將減少約200美元,鋼材利用率可提高50%。使用激光焊接可省去大量的樣板和工裝設備,使車間面積減半,節省投資。
在汽車工業中,作為汽車關鍵部件的車身,其價值約占整輛車的20%,采用激光焊接,可以減少搭接寬度和一些加強部件,還可以壓縮車身結構件本身的體積,*一項車身的重量可減少56kg。同樣,對于車身轉配中的大量點焊,如果把連個焊接頭夾在工件邊緣上進行焊接,凸緣寬度需要16mm,而激光焊接是單邊焊接,只需要5mm,把點焊改為激光焊,每輛車就可以節省鋼材40kg。用傳統點焊焊接兩片0.8mm的鋼板沖壓件,平均是20點/min,焊炬是25mm,即速度為0.5m/min,用激光焊速度可以達到5m/min以上。


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