激光清洗加工系統(tǒng)技術(shù)方案講解

1、目錄1.系統(tǒng)技術(shù)方3 1.1. 方案概3 1.2. 主要設(shè)備配4 主要設(shè)備介6 2.1. 激光6 2.2. 光纖系統(tǒng)及加工72.3.專用冷水機 . 8 2.4. 機器人系統(tǒng) . 8 2.5. 變位機 11 2.6. 輔助設(shè)備 12 安全防護： 12 備環(huán)境要求、使用成本及制造周期 13 4.設(shè)備運1.行環(huán)境須具備以下條件 13 4.制造周2.期 14 安裝與服務(wù) 14 5.1.安裝調(diào)試 14 5.2. 包裝運輸 15 5.3. 設(shè)備驗收 15 5.4. 培訓 15 5.5.售后服務(wù) 16 附件：公司介紹 17 6.1. 焊接系列激光 TOC o 1-5 h z 器 186.2. 熔覆 /淬火系

2、列產(chǎn)品 186.3.激光加工頭產(chǎn)品 194.5.6.激光清洗加工系統(tǒng)技術(shù)方案系統(tǒng)技術(shù)方案1.1. 方案概述傳統(tǒng)工業(yè)清洗方法包括機械摩擦清洗法、化學腐蝕清洗法、液體固體噴射清洗法和高頻超聲清洗法，盡管它們在工業(yè)清洗行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但在我國環(huán)境保護法規(guī)要求越來越嚴格和高精密器件應(yīng)用越來越廣泛的情況下傳統(tǒng)清洗方法的應(yīng)用受到了很大的限制。機械方法清潔度高，但易損傷基材，化學腐蝕清洗方法屬于無應(yīng)力清洗，但污染較重，特別是當污垢成分復(fù)雜時，必須選用多種清洗劑反復(fù)清洗才能滿足表面清潔度的要求。液體固體噴射清洗靈活度較高，但相對成本較高，需要消耗大量的水及固體摻雜物，后期廢液處理工作也較復(fù)雜；高頻超聲波

3、清洗法盡管清洗效果不錯，但對附著力強的亞微米級污粒的清洗無能為力，清洗槽的尺寸 限制了被清洗工件尺寸范圍，而且清洗后的干燥亦是一大難題。激光清洗是一種高效、綠色清洗技術(shù)，相對于化學清洗，其不需任何化學藥劑和清洗液；相對于機械清洗，其無研磨、無應(yīng)力、無耗材，對基體損傷極?。ㄎ奈?字畫清洗）；激光可利用光纖傳輸引導，清洗不易達到的部位，適用范圍廣（核管 道清洗）；適用對象也比較廣泛，除銹、除漆、除泥污、晶片表面處理；清潔度高 （能清除納米級以下污染微粒），該技術(shù)國際已應(yīng)用于各領(lǐng)域（模具清洗，戰(zhàn)機涂層清洗），而國內(nèi)剛剛起步。目前國內(nèi)關(guān)于激光清洗技術(shù)研究仍然處于參數(shù)和機理研究階段，在應(yīng)用方面還處于起步

4、階段，國產(chǎn)相關(guān)成熟裝備更是不多見。激光光源是限制其國產(chǎn)化的主要因 素之一，高峰值功率納秒級全固態(tài)激光器是激光清洗用優(yōu)選光源，目前乙方已實現(xiàn) 600W 高峰值功率納秒級全固態(tài)激光輸出，該技術(shù)目前處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。已實現(xiàn)的激光清洗結(jié)果激光清洗系統(tǒng)一般主要分為手持激光清洗系統(tǒng)和機械自動式激光清洗系統(tǒng)。兩者的主要區(qū)別在于激光清洗槍運動軌跡是由人手控制還是由機械手/機床控制。Cleanlaser公司手持式激光清洗機機械式激光清洗機執(zhí)行機構(gòu)手持式激光清洗機的關(guān)鍵部件是手持式的激光清洗槍，可廣泛應(yīng)用于非標不規(guī)則的除漆除銹去污去氧化皮等。其優(yōu)點是操作靈活方便，可移動式作業(yè)，其缺點是人工操作，精確度較差，一致性

5、較差，勞動強度大，很難批量化作業(yè)。機械式激光清洗機的激光清洗槍安裝在運動機械裝置上（如機器人、機械手、機床等），由機械裝置自動完成預(yù)設(shè)的運動軌跡。其優(yōu)點是精度高，可大批量作業(yè)，對操作人員的技術(shù)要求和勞動強度不高。其缺點是很難完成不規(guī)則軌跡的運動。主要設(shè)備配置主要設(shè)備配置表2) 隨機配置清單主要設(shè)備介紹2.1. 激光器全固態(tài)準連續(xù)（QCW ）激光器，采用半導體二極管列陣側(cè)面泵浦Nd:YAG、光纖耦合輸出的技術(shù)方案實現(xiàn)高功率、高效率準連續(xù)激光輸出，其主要優(yōu)點：高性能半導體側(cè)泵單元模塊，無懼背反射光損壞芯片；高光束質(zhì)量控制技術(shù)；高效級聯(lián)串接功率放大技術(shù)，最高準連續(xù)激光輸出功率 1kW；高效光纖耦合技

6、術(shù)：耦合效率大于 96% ； DSP 數(shù)字化電源與系統(tǒng)控制；電動光閘功能及機械式緩升緩降功能；智能化控制，操作界面友好、簡潔；工控標準接口，極易與各類機床、機器人實現(xiàn)集成，可以實現(xiàn)智能化、自動化、柔性化操作等?；谠撓盗屑す馄鞯募庸ぱb備可廣泛應(yīng)用于汽車、鐵路、船舶、冶金、石化、國防以及航空航天等領(lǐng)域的激光清洗、表面毛化等工藝中。相對光纖脈沖激光器的優(yōu)點光纖脈沖激光器：為脈寬變化激光器，其脈寬、峰值功率、單脈沖能量相互影響，不能同時達到最優(yōu)值；全固態(tài)準連續(xù)激光器：脈寬為固定值，峰值功率、單脈沖能量能同時達到最大值。 相對燈泵脈沖激光器的優(yōu)點燈泵激光器：電光效率低(3%；需要經(jīng)常更換泵浦燈；驅(qū)動電

7、源成本高；冷卻系統(tǒng)龐大。全固態(tài)準連續(xù)激光器：電光效率高(15%，幾乎沒有維護成本；體積較小，易于集成化。激光器參數(shù)表：6 / 19激光器運行要求光纖系統(tǒng)及加工頭激光傳輸系統(tǒng)的功能就是將激光器發(fā)出的激光束經(jīng)切換傳導至激光加工頭。導光系統(tǒng)組成為光纖、清洗槍，清洗槍安裝于機器人第六軸上。光纖：在進行激光加工時，通過光纖將激光傳輸?shù)角逑搭^上，使用Optskand傳能光纖。光纖帶標準QBH 接頭，可以和不同的加工頭方便拆裝，快速更換，傳輸能量時光纖具有完善的自保護功能，規(guī)格如下：芯徑400um-1000 m可選，長度10-15米（根據(jù)需求可選）。清洗槍：通過清洗槍將激光傳導到工件表面進行激光加工，其作用

8、是將光纖傳輸出來的激光整形成滿足激光工藝要求的形狀和大小等。F160（ 100）保護氣嘴100（ 70）清洗光斑F100（ 70）保護氣嘴手持輔助柄手持柄口（不可拆卸）7 / 19出光工作指指示光工作示燈指示燈急停開關(guān)光斑寬度、速度顯示面板急停開關(guān)光斑寬度、速度顯示面板光斑速度調(diào)節(jié)旋鈕節(jié)旋鈕光斑速度調(diào)節(jié)旋鈕節(jié)旋鈕手持式激光清洗槍示意圖專用冷水機專為激光加工機激光器及光路冷卻而設(shè)計的精密水冷卻機，能為激光器提供穩(wěn)定精確的水溫控制，是激光設(shè)備冷卻的最佳選擇。2.4. 機器人系統(tǒng)機器人系統(tǒng)實現(xiàn)激光加工頭運動軌跡的承載，實現(xiàn)雙工位或多工位加工，提升 加工效率。8 / 19該方案選配了安川公司的高精度六

9、軸機器人MOTOMAN-MH24 ，包括機器人本體、機器人控制柜、示教盒。機器人技術(shù)參數(shù)：9 / 1910 / 192.5. 變位機DKP 雙軸變位機，負荷：500kg ；重復(fù)定位精度： 0.1mm ；機器人外部軸系統(tǒng)采用模塊化、柔性的設(shè)計理念，采用與機器人同一系列電機、減速機為外部軸核心部件模塊化設(shè)計機構(gòu)，可以根據(jù)客戶實際的需要，通過雙軸變位機與機器人實現(xiàn)不同柔性的外部軸系統(tǒng)。變位機參數(shù)表載荷500kg試樣標準型帶轉(zhuǎn)動接頭型號YR-MPD500-A00YR-MPD500-00旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度200370最大旋轉(zhuǎn)速度2. 80rad/s (160 /s)允許力矩392N-m允許慣性力矩44kg

10、m2傾斜軸傾斜角度135最大傾斜速度1. 4rad/s (80 /s)允許力矩1271N m允許慣性力矩200kg m2重復(fù)定位精度0.1mm (R-250mm)毛重240kg內(nèi)置輸入輸出線34根6根內(nèi)置空氣軟管1根2根卡盤是機床上用來夾緊工件的機械裝置。利用均布在卡盤體上的活動卡爪的徑向移動，把工件夾緊和定位的機床附件?？ūP一般由卡盤體、活動卡爪和卡爪驅(qū)動機構(gòu) 3 部分組成。2.6. 輔助設(shè)備（ 1）穩(wěn)壓源由于電力系統(tǒng)的故障或電壓波動引起的電腦關(guān)鍵數(shù)據(jù)的丟失以及生產(chǎn)線的停頓都將造成不可彌補的損失，所以電壓穩(wěn)定是設(shè)備安全運行的保障，對于工業(yè)電網(wǎng)電壓波動較大、不穩(wěn)定的情況，穩(wěn)壓電源可以在設(shè)備運行

11、過程中有效的控制輸出電壓，為重要設(shè)備提供有效及可靠的保護，將電網(wǎng)電壓波動對關(guān)鍵設(shè)備造成的損壞降到最低。具有慢啟動、過壓、過流保護；響應(yīng)速度快；穩(wěn)壓精度高；濾波性能好；抗干擾性能強，可抑制輸入尖峰、浪涌、下陷等干擾。穩(wěn)壓電源主要參數(shù)見下表：穩(wěn)壓電源主要參數(shù)表（ 2）壓縮機及冷式干燥機壓縮機和冷式干燥機的功能主要是提供干燥的焊接保護氣。安全防護：本激光加工系統(tǒng)涉及4 類激光安全，使用、操作、維修、維護均落實以下安全措施： （ 1） 激光器安全防護：激光器內(nèi)部均按4 類激光安全標準執(zhí)行，激光器內(nèi)部光路均終止于專門設(shè)計的激光吸收體上。激光器外殼罩周圍符合激光輻射安全要求，出光位置標識。激光器控制系統(tǒng)符

12、合鑰匙管理要求：光閘、緊急開關(guān)、報警裝置，安全互鎖等。 （2）作業(yè)工位安全防護：激光加工工位設(shè)計安全防護罩，四周擋板將加工時激光反射、雜散光等終止于防護罩內(nèi)部。加工系統(tǒng)設(shè)計外部急停、報警和安全互鎖。外殼罩周圍符合激光輻射安全要求，出光位置標識。防護罩頂端加裝抽風系統(tǒng)，將加工過程產(chǎn)生的煙塵抽出。作業(yè)過程安全防護互鎖。上下料過程無激光輸出或激光輸出位置與上下料區(qū)防護隔離。加工過程，加工人員穿戴防護用品，如防護眼鏡、高溫手套等。備環(huán)境要求、使用成本及制造周期4.1. 設(shè)備運行環(huán)境須具備以下條件激光器運行環(huán)境：a 在規(guī)劃場地時須充分考慮硬件配置擺放、加工上下料、搬運及空調(diào)房等之間調(diào)性。輔助氣體a 激光

13、器除濕氮氣：純度99.99以上，壓力可調(diào)，常用壓力：200-500kPab 保護氣體：氬氣或氮氣，純度99.99以上。首先檢查焊接專用氣瓶上的銘牌，是否符合使用氣體的要求，如純度和壓力等要求。其次用正確的方法將氣瓶的氣體引入到氣體入口。c 壓縮空氣。3 供電電源要求a 電源規(guī)格：三相380V 50Hz。b 電源質(zhì)量：三相不平衡度2.5%，線電壓波動10%。.2. 制造周期本產(chǎn)品制造周期為1.5個月，可以根據(jù)客戶需求做相應(yīng)調(diào)整。安裝與服務(wù)5.1. 安裝調(diào)試江蘇中科四象激光科技有限公司總負責設(shè)備的安裝和調(diào)試。在簽訂合同后江蘇中科四象激光科技有限公司在最短時間了解客戶的廠房的安裝地理位置，確定設(shè)備的

14、具體安裝位置。安裝調(diào)試前，客戶應(yīng)根據(jù)江蘇中科四象激光科技有限公司要求，確保安裝場地的配置符合設(shè)備安裝要求。貨物到達用戶交貨現(xiàn)場后，江蘇中科四象激光科技有限公司人員即自帶必要工具進行設(shè)備的安裝調(diào)試工作。安裝調(diào)試及所派人員的一切費用由江蘇中科四象激光科技有限公司承擔。合同中所提供的所有設(shè)備全部由江蘇中科四象激光科技有限公司負責指導完成安裝及調(diào)試，客戶須積極配合完成設(shè)備的安裝調(diào)試。設(shè)備安裝調(diào)試完成后，江蘇中科四象激光科技有限公司先對設(shè)備進行自檢并在各項技術(shù)指標達到合同技術(shù)要求后，供需雙方再對設(shè)備進行驗收及使用。在安裝調(diào)試過程中江蘇中科四象激光科技有限公司的技術(shù)人員將對客戶技術(shù)人員說明設(shè)備的安裝步驟和

15、應(yīng)該注意的事項，安裝的每一件設(shè)備應(yīng)作安裝詳細記錄。江蘇中科四象激光科技有限公司的技術(shù)人員在安裝過程中造成的設(shè)備損壞，均由江蘇 中科四象激光科技有限公司承擔責任。.2. 包裝運輸1 包裝：標準木箱包裝，防潮、防銹、防震?？捎糜谡w吊裝，并注明起吊重心和吊裝部位。包裝箱內(nèi)附質(zhì)量合格證、設(shè)備說明書及其它文件和資料，包裝箱外附裝箱單。 2 運輸方式：汽車運輸，由江蘇中科四象激光科技有限公司負責全部職責，包括運費和保險。3 交貨地點：客戶的安裝現(xiàn)場。設(shè)備驗收按照江蘇中科四象激光科技有限公司和客戶簽訂技術(shù)協(xié)議進行預(yù)驗收和最終驗收。 1 預(yù)驗收江蘇中科四象激光科技有限公司完成產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試后，在江蘇中

16、科四象激光科技有限公司進行預(yù)驗收，驗收內(nèi)容包括：a 設(shè)備各配置型號、規(guī)格是否符合技術(shù)協(xié)議要求。b 檢查工藝質(zhì)量。c 都滿足協(xié)議要求后，雙方簽訂預(yù)驗收報告。2 終驗收江蘇中科四象激光科技有限公司在客戶現(xiàn)場完成設(shè)備的安裝、調(diào)試和自檢后，進行終驗收，設(shè)備滿足技術(shù)要求后，雙方簽署最終驗收報告。終驗收內(nèi)容如下：a 對全部貨物的數(shù)量、型號規(guī)格、功能、技術(shù)指標等進行檢驗驗收。b 對客戶提供的樣件進行激光加工。c 雙方做好驗收情況的記錄，并對驗收結(jié)果給出評價。3 最終驗收的其它說明a 如因場地輔助設(shè)施故障（電源、周邊環(huán)境等和環(huán)境不符合設(shè)備正常工作的要求而造成測試驗收中斷，客戶方面應(yīng)立即修復(fù)，確保設(shè)備正常工作的

17、條件。b 在驗收過程中，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備有短缺、損壞或不符合合同條款和質(zhì)量標準的情況，江蘇中科四象激光科技有限公司將負責補齊、更換，由此引起一切費用由江蘇中科四象激光科技有限公司承擔。培訓階段1：整套加工系統(tǒng)生產(chǎn)完成至預(yù)調(diào)試及預(yù)驗收期間，客戶可以派出人員前往江蘇中科江蘇中科四象激光科技有限公司版本號 :A/0 四象激光科技有限公司接受培訓。 江蘇中科四象激光科技有限公司將在培訓中心對客戶操作人員進行免費技術(shù)培訓， 直至操 作人員達到基本正常使用該設(shè)備為止。階段 2：江蘇中科四象激光科技有限公司在機器到達客戶現(xiàn)場的一月內(nèi)完成安裝調(diào)試，并對客戶人員再次培訓。培訓結(jié)束后。編號： 5.5. 售后服務(wù)1 設(shè)備

18、驗收后，整機質(zhì)量保證期為12 個月。系統(tǒng)已包括一年的服務(wù)和零部件保質(zhì)期，如果保質(zhì)期內(nèi)系統(tǒng)的零部件出現(xiàn)質(zhì)量問題，江蘇中科四象激光科技有限公司受過良好訓練的服務(wù)工程師將隨時提供電話或現(xiàn)場服務(wù)。2 設(shè)備質(zhì)保期內(nèi)，由于設(shè)備本身質(zhì)量原因造成的任何損傷或損壞，江蘇中科四象激光科技有限公司負責進行免費更換零件及服務(wù)，但常規(guī)消耗品（光纖、保護鏡片、氣嘴等）以及屬于用戶違規(guī)操作責任事故者除外。3 江蘇中科四象激光科技有限公司對所提供產(chǎn)品提供終生維護服務(wù)，并隨時提供設(shè)備相關(guān)的日常咨詢與指導。質(zhì)保期外，依然為用戶提供廣泛而優(yōu)惠的技術(shù)支持及備件供應(yīng)。 可保證 4 小時內(nèi)響應(yīng)，24 小時內(nèi)人員到位。4 設(shè)備出廠后，江蘇

19、中科四象激光科技有限公司即建立“用戶檔案卡”，跟蹤記錄用戶使用該設(shè)備的相關(guān)信息。在設(shè)備維修服務(wù)完成后，將故障成因、補救措施、完成維修及恢復(fù)正常的時間和日期等報告給客戶，報告一式兩份，以備查用。5 江蘇中科四象激光科技有限公司承諾及時向用戶通報軟件升級情況，并免費提供軟件升級服務(wù)。6 江蘇中科四象激光科技有限公司備有充足的備件、配件，可及時向用戶提供技術(shù)服務(wù)和備件服務(wù)，滿足設(shè)備維修需要。7 江蘇中科四象激光科技有限公司將不定期安排項目工程師到用戶現(xiàn)場進行免費技術(shù)回訪服務(wù)。8 江蘇中科四象激光科技有限公司積極配合客戶產(chǎn)品的焊接工藝改進。江蘇中科四象激光科技有限公司16 / 19江蘇中科四象激光科技

20、有限公司版本號 :A/0 編號： 6. 附件：公司介紹江蘇中科四象激光科技有限公司成立于2010 年 9 月，注冊資本1 億元，是中國科學院半導體研究所和江蘇天坤集團共同組建的高新技術(shù)企業(yè)，地處江蘇省丹陽市高新技術(shù)園區(qū)，專業(yè)從事高功率全固態(tài)激光器的研制、生產(chǎn)和銷售。公司規(guī)劃建設(shè)用地300 畝，已建成現(xiàn)代化的超凈光學車間、電控車間、精密機械加工車間、激光加工中心和辦公區(qū)共計兩萬多平方米。公司的主要產(chǎn)品是15kW 系列高功率光纖輸出全固態(tài)激光器，采用半導體二極管列陣側(cè)面泵浦Nd:YAG 晶體棒的技術(shù)方案，實現(xiàn)高功率光纖耦合輸出，具有效率高、壽命長、光束質(zhì)量好、可柔性傳輸?shù)葍?yōu)點，被列為科技部重點產(chǎn)品，已實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。公司擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)、專業(yè)的光學、機械、 電氣設(shè)計團隊和全套先進的生產(chǎn)和檢驗設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量居國內(nèi)領(lǐng)先水平。智能化的數(shù)控操作系統(tǒng)，界面簡潔，接口簡單通用，極易與各類機床或機器人加工系統(tǒng)實現(xiàn)集成。基于該系列激光器的加工裝備可廣泛應(yīng)用于汽車、鐵路、 船舶、 冶金、 石化、國防以及航空航天等領(lǐng)域的激光焊接、表面淬火和熔覆等工藝中。公司秉承“誠信、認真、勤奮、創(chuàng)新”的企業(yè)核心文化，以資本為基礎(chǔ)、科技創(chuàng)新為平臺、市場需求為導向，以振興民族工業(yè)為己任，定位于高端高功率全固態(tài)激光器的研發(fā)生產(chǎn)，爭創(chuàng)國際一流品牌，生產(chǎn)一流