激光切割工藝參數(shù)對鎖片加工性能的影響

激光切割工藝參數(shù)對鎖片加工性能的影響

1總結(jié)嚴(yán)格按照航空車輛傳動件連接、附件安裝、總面積、調(diào)試、交付等階段實施窄鎖。2平墊圈、彈簧墊圈的安裝航空發(fā)動機鎖片結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸多、規(guī)格雜,其安裝類似于常規(guī)平墊圈、彈簧墊圈,放置于鎖緊螺栓下方,螺母擰緊后采用專用的鎖片夾緊鉗、鋁棒等工具將鎖片鎖緊邊或鎖緊腳打彎,從而達(dá)到鎖緊效果。典型鎖片及其鎖緊效果如圖1所示。2.1d型激光1激光切割試驗及仿真均采用武漢楚天工業(yè)激光設(shè)備有限公司生產(chǎn)的JHM-1GY-500D型激光切割機。為提高設(shè)計效率,利用軟件中的AutoCAD圖形文件轉(zhuǎn)化功能,采用CAXA軟件繪制二維圖形并另存為dxf格式,便于CNC2000數(shù)控編程系統(tǒng)讀入。該類型鎖片隨內(nèi)孔、尾部彎折長度的不同系成組生產(chǎn),配套使用。選取其中一組內(nèi)孔尺寸2.2維形狀導(dǎo)入激光切割設(shè)備附帶的CNC2000數(shù)控軟件具有可方便導(dǎo)入AutoCAD軟件生成的.plt和.dxf格式文件的功能,通過點擊軟件主界面工具欄下的“畫圖”按鈕啟動。設(shè)置合理的轉(zhuǎn)換過程參數(shù)后,自動檢查CAD類軟件在圖形設(shè)計過程中的重復(fù)線段、非封閉輪廓,并對不符合CNC2000系統(tǒng)規(guī)則的交叉點修復(fù),對直線段及圓弧曲線進(jìn)行合理化處理。由于軟件導(dǎo)入過程中將所有幾何要素都作為圖線將增加后期處理難度,因此導(dǎo)入前對尺寸標(biāo)注類圖層進(jìn)行刪除,僅保留鎖片外形輪廓。其厚度尺寸在激光切割過程中設(shè)置。圖3和圖4為二維圖形導(dǎo)入及修復(fù)設(shè)置。打開軟件工具欄的“.dxf”圖標(biāo),按照路徑提示選取被加工對象,在圖4對話框中,勾選輸出選項及轉(zhuǎn)換選項中的關(guān)注點,確認(rèn)后導(dǎo)入的鎖片模型如圖3所示。導(dǎo)入圖形后,檢查各部尺寸及外形與設(shè)計圖紙是否相符,板料毛坯尺寸按由剪板機下料成的200mm×150mm尺寸設(shè)置。點擊軟件工具欄中“N套料”菜單,選擇下拉菜單中“矩形排列”選項,彈出零件圖導(dǎo)入完成,如沒有錯誤提示,說明被加工鎖片的外形輪廓及內(nèi)部圓孔切割符合CNC2000軟件的切割條件。在此基礎(chǔ)上,點擊圖形轉(zhuǎn)換菜單下的自動編程按鈕“.n”,轉(zhuǎn)換并保存自動生成的數(shù)控程序。2.3仿真切割觀察在激光切割主界面工具欄點擊“打開”文件夾,選取上一步生成的*.n代碼文件,讀入已經(jīng)排列好的切割圖形,如圖7所示,工作窗口上部顯示數(shù)控代碼,下部是切割排料圖。單個鎖片切割代碼如下:G91G64G00X0.000Y0.000M09M92M07M91G03X0.000Y0.000I4.000J0.000M08M10G00X0.500Y5.362M09M92M07M91G02X-0.357Y-0.766I-1.000J0.000G03X8.056Y-8.882I3.857J-4.596G02X0.700Y0.286I0.700J-0.714G01X4.601Y0.000G03X0.500Y0.500I0.000J0.500G01X0.000Y0.711G03X-0.250Y0.433I-0.500J0.000G01X-3.330Y1.923G02X0.000Y0.866I0.250J0.433G01X3.330Y1.923G03X0.250Y0.433I-0.250J0.433G01X0.000Y0.711G03X-0.500Y0.500I-0.500J0.000G01X-4.601Y0.000G02X-0.700Y0.286I-0.000J1.000G03X-0.342Y0.310I-4.199J-4.286G02X-0.357Y0.766I0.643J0.766G01X0.000Y8.138G03X-0.500Y0.500I-0.500J0.000G01X-6.000Y0.000G03X-0.500Y-0.500I0.000J-0.500G01X0.000Y-8.138M08M10G00X-0.500Y-5.362M02在主菜單選擇“運行”“工作臺空走”選項,勾選圖7右側(cè)操作面板的“手動慢速”選項,并調(diào)整“速度調(diào)節(jié)%”數(shù)值,使得運行顯示效果便于檢查切割過程合理性、是否有干涉等現(xiàn)象存在。點擊“運行”按鈕,完成一個周期的仿真切割觀察,并檢查切割起始點、切割路徑、位置切換情況以及激光頭和機床工作臺各部位是否可能出現(xiàn)碰撞等。在仿真狀態(tài)下,將工具欄的“激光”“氣閥”按鈕關(guān)閉,提升激光頭距離板材的距離便于觀察。3g固體激光器采用JHM-1GY-500D型激光焊接切割機,設(shè)備主要由電源柜、主機柜、冷卻系統(tǒng)組成,主體部分是脈沖Nd:YAG固體激光器,工作介質(zhì)是摻釹釔鋁石榴石晶體,泵浦源為氙燈,其輸出激光波長為1.064μm的不可見紅外光。為提高泵浦效率,氙燈和Nd:YAG晶體棒放置在精密的激光諧振腔中,1.064μm波長的激光在諧振腔中振蕩放大后,通過輸出鏡輸出。激光諧振腔安裝在光具座內(nèi),是整個設(shè)備的核心部件。設(shè)備的聚光腔中安裝了聚焦系統(tǒng),通過調(diào)整可以實現(xiàn)正離焦和負(fù)離焦設(shè)置3.1激光頭設(shè)備安裝及切割為了避免激光燒蝕工作臺,在被加工薄鋼板底部用墊鐵支撐,支撐部位按照軟件仿真切割時的運動軌跡,防止激光頭碰撞機床所有部位。通過調(diào)整手輪初調(diào)、微量進(jìn)給精調(diào)的方式將激光頭調(diào)整至距離工件表面1mm左右,直至光斑形狀符合加工要求,并打開出光、氣閥、冷卻開關(guān)。工件安裝及首次切割參數(shù)設(shè)置如圖8所示。在激光電源面板上設(shè)置切割電流100A、脈寬0.8ms、頻率120Hz、切割速度450mm/min并開始試切,發(fā)現(xiàn)初始設(shè)置參數(shù)不能使被切割工件從板料完全分離,說明激光參數(shù)過小,激光強度無法穿透板材。3.2調(diào)整工藝參數(shù)圖9是不同激光參數(shù)下切割出鎖片的表面形貌。圖9a表示電流強度110A、脈寬0.8ms、頻率110Hz、切割速度300mm/min時的形貌,切割件輪廓表面掛渣現(xiàn)象較嚴(yán)重,尤其在轉(zhuǎn)折變化較大的雙鴨嘴尖角處;圖9b表示電流強度調(diào)整為120A、脈寬1.0ms、頻率120Hz、切割速度400mm/min時的切割效果,掛渣情況較圖9a有所降低;圖9c是進(jìn)一步調(diào)整工藝參數(shù)為電流130A、脈寬1.0ms、頻率120Hz、切割速度450mm/min時的切割形貌,切割質(zhì)量明顯提高;若進(jìn)一步更改工藝參數(shù),形貌變化不明顯。在試切參數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行多次調(diào)整,最終選擇參數(shù)組合為:電流130A、脈寬1.0ms、頻率120Hz、切割速度450mm/min,可以切割出外觀質(zhì)量及尺寸精度均滿足要求的實訓(xùn)用航空發(fā)動機異形鎖片。3.3激光切割質(zhì)量通過3組切割工藝參數(shù)對比可知:(1)激光功率設(shè)置不足時,如圖8a中100A和圖9a中的110A,切割斷面將產(chǎn)生嚴(yán)重掛渣;隨著激光功率的逐漸增大,掛渣量明顯減小,切割質(zhì)量滿足需求(2)切割速度設(shè)置太低時,火花少且不容易擴散,板材容易過燒,切割斷面粗糙,板材下表面出光口容易掛渣。隨著切割速度的提高,板料過燒現(xiàn)象減輕(3)脈寬及激光頻率對切割質(zhì)量的影響因素,在本研究對象中未得出相關(guān)結(jié)論。切割成型的鎖片表面仍殘留有較明顯的焊渣,在航空發(fā)動機裝配過程中是絕對禁止的。因此,根據(jù)每次切割批量的不同,分別采用手工打磨去除、振動去毛刺、射流沖洗等方式去除焊渣4激光切割系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計航空發(fā)動機鎖片作為易耗品,是每次裝配時的必?fù)Q件。對于鎖片形狀繁雜、品種多的狀況,激光快速切