图4-1-39列出了影响激光切割质量的主要材料特性。激光模式及光束质量对切割质量的影响 激光模式决定了聚焦焦点的能量分布，对切割质量影响非常大。而多模激光的能量分布是不对称的，所以不同方向的切口宽度可能不均一，质量也可能不同。......
2023-06-26
激光切割典型案例分析
【摘要】：以国家产学研激光技术中心与一汽轿车股份公司合作开发“红旗”轿车顶盖的激光三维切割技术为例，介绍激光切割技术的典型应用。图8-21 “大红旗”轿车后背箱盖三维覆盖件的激光切割a）生成加工轨迹 b）实际切割件
以国家产学研激光技术中心与一汽轿车股份公司合作开发“红旗”轿车顶盖的激光三维切割技术为例，介绍激光切割技术的典型应用。
汽车工业是激光切割技术的主要应用领域。从20世纪70年代开始国际上相继出现了汽车车身和模具的激光切割生产线，尤其是汽车覆盖件的激光切割更具有许多独特的优势。汽车覆盖件上需要加工的部位很多，如边界及众多开孔。按照传统方法它们都是靠冲压模具来完成的，而依靠激光切割方法，可以取代传统制造工艺的修边模和冲孔模，不仅可以大幅度缩短生产周期，提高加工效率，只要改变加工程序就能对不同形状的开孔进行切割，这对汽车样车的开发和小规模生产时的优势极为明显。德国大众汽车公司率先采用了500W的CO2激光器切割形状复杂的车身薄板及表面覆盖件，现在几大汽车公司基本都配置了三维激光切割系统用于新车型的试制。
大红旗是一汽公司红旗轿车系列中的名贵车种，产品批量小，如果采用模具制造车身，将极大地增加制造成本和时间。以往一汽进行小批量新车研制时，覆盖件上的孔洞都是靠工人用等离子弧切割修边和切孔，然后用砂轮打磨休整，周期长且工人劳动强度大，质量也很难保证。国家产学研激光技术中心与一汽轿车股份公司合作开发红旗加长轿车顶盖的激光三维切割技术，采用自行开发的激光三维加工CAD/CAM系统，与龙门式五轴联动CO2激光加工系统相结合，成功完成了对大红旗轿车车身覆盖件的三维自动编程切割加工。
以轿车后背箱盖三维覆盖件为例（见图8-21），在进行激光加工前首先将待切割的部分在产品上标明，然后从三维CAD模型上将待切割部分提取加工轨迹，在实际加工前再进行模拟加工和干涉检查，最后系统根据加工材料和厚度自动生成加工代码，操作激光头进行切割。三维切割中要解决的关键问题有两个，一是通过坐标变化，将计算机坐标系中的加工数据转换成机床坐标系中的数据，在工件上选取三个特征点，分别得出它们在计算机坐标系和机床坐标系的坐标值，再得出坐标系的转换关系；二是避免拐角过烧的问题，即在切割薄板的拐角处，由于加工机切割速度的不均匀波动，局部热输入过大造成过烧。在工艺子程序中找出切割速度最小值与最大值，在速度变化的时候自动调节激光输出功率，避免了切割拐角时的过烧问题。
图8-21 “大红旗”轿车后背箱盖三维覆盖件的激光切割
a）生成加工轨迹 b）实际切割件
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