激光加工技術(shù)在無碳小車制作中的應(yīng)用

胡明龍

【摘 要】激光加工因其獨(dú)特的特點(diǎn)在各行各業(yè)都有應(yīng)用。介紹了激光加工的分類、特點(diǎn)及其原理。以加工無碳小車的車輪為例，通過具體加工過程體現(xiàn)了激光加工方便、快速、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】激光加工；無碳小車；加工過程

Laser Processing Technology in the Application of Carbon-free Car Production

HU Ming-long

（Institute of manufacturing science and engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang Sichuan 621010，China）

【Abstract】Laser processing is applied in all walks of life because of its unique characteristics.The classification， characteristics and principle of laser machining are introduced.The wheels of carbon-free trolley are listed，and the machining process shows the advantages of convenient，fast and automatic laser processing.

【Key words】Laser processing；Carbon-free car；Machining process

0 引言

激光是一種具有高能量的光，是指物質(zhì)原子在外在能量的激發(fā)下，高能級的原子躍遷到低能級上，此時(shí)伴隨有能量的釋放，釋放的能量多與光的形式輻射出來，在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象，即“受激輻射”現(xiàn)象，簡稱激光。激光具有以下特點(diǎn)⑴單色光⑵相干性好⑶激光束高度集中。由于這些特點(diǎn)使激光被用到了激光加工、激光通信、激光測距等領(lǐng)域。激光加工是一種非接觸式加工，有普通加工技術(shù)所沒有的特點(diǎn)，如無切削力、切削熱，熱影響區(qū)小，加工靈活易于控制等，使激光加工具有良好的發(fā)展趨勢。

1 激光加工技術(shù)概述

由于激光加工具有許多優(yōu)點(diǎn)，促使激光加工迅速發(fā)展，激光加工可分為激光焊接、激光切割、激光熱處理等加工方法。

（1）激光焊接：利用激光使母材融化達(dá)到焊接目的的技術(shù)，特點(diǎn)①快速高效：激光具有的高能量能在短時(shí)間內(nèi)將母材融化，在焊接過程中移動的是激光使效率極高②熱變形小：激光束的集中性好使受熱的面積小在冷卻過程中由于冷卻速度不均勻?qū)е碌臒嶙冃涡、圩詣踊潭雀撸涸诤附舆^程中移動的是激光束這使控制比較容易。

（2）激光切割：利用激光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切割方法的切割技術(shù)。特點(diǎn)①方便：與數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合并在CAD技術(shù)的支持下，操作人員能方便高效的完成切割。②精度高，速度快：激光切割的切割精度很高，定位精度可以達(dá)0.05mm，重復(fù)定位精度0.02mm，同時(shí)切割速度可以達(dá)70m/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線切割速度③可加工材料多：它既可以切割金屬，也可以切割非金屬；既可以切割無機(jī)物，也可以切割有機(jī)物。

（3）激光熱處理：指利用激光的能量來加熱實(shí)現(xiàn)熱處理的技術(shù)。特點(diǎn)：快速高效，激光束高度集中使激光的能量密度高，能在短時(shí)間內(nèi)將材料加熱到需要的溫度，實(shí)現(xiàn)熱處理目的。材料經(jīng)激光處理后，其抗疲勞、抗磨損功能能夠加強(qiáng)，除此之外，其防氧化、耐腐蝕功能也不斷加強(qiáng)，使用壽命延長。

2 激光加工基本原理

激光加工利用了激光的特點(diǎn)，具有一般加工方法所不具有的優(yōu)點(diǎn)。激光的工作是通過將激光束投射到物體的表面，利用高溫對物體進(jìn)行切割、焊接甚至是改變物體表面的性能。激光切割示意圖如圖1所示。

3 無碳小車的設(shè)計(jì)與制作

參賽的S型無碳小車由質(zhì)量m=0.5kg的重物，高度h=400mm處所具有的重力勢能來提供驅(qū)動能量，并且在前進(jìn)時(shí)能繞開間距不等的樁。（小車示意圖如圖2）據(jù)此小車需要的結(jié)構(gòu)包括①驅(qū)動機(jī)構(gòu)：能將重物下降的重力勢能轉(zhuǎn)換為動能并驅(qū)動小車前進(jìn)②轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：前進(jìn)時(shí)能改變小車前進(jìn)的軌跡以達(dá)到避開障礙物的目的。

在設(shè)計(jì)小車時(shí)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)：重物的下降，要盡可能多的利用重物的重力勢能，為簡化結(jié)構(gòu)，直接由重物通過細(xì)繩拉動軸驅(qū)動。傳動部分：繞線軸的轉(zhuǎn)動通過齒輪（一級傳動），帶動主動輪的轉(zhuǎn)動。驅(qū)動過程：在起始時(shí)重物下滑，帶動繞線軸的轉(zhuǎn)動，以實(shí)現(xiàn)小車整體運(yùn)動。

4 無碳小車車輪的加工過程

根據(jù)小車的要求，設(shè)計(jì)了車輪。并利用激光切割技術(shù)完成加工，如圖3所示。

圖3 輪子的加工

5 結(jié)論

在加工輪子的過程中，將需要加工零件的cad圖導(dǎo)入到雕刻軟件中，且可以在加工前看到加工運(yùn)動的仿真，整個(gè)加工過程持續(xù)時(shí)間短，不需人為的過多干預(yù)，體現(xiàn)了激光加工的方便、快速、自動化程度高等特點(diǎn)。對于無碳小車的制作具有重要的實(shí)踐意義。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]