CFTC-4000数控激光加工技术简介

一、数控激光加工机床概述
    GFTC-4000数控激光加工机床此机床采用最新激光技术适用于对各种轴类、盘类、矩形零件、异形零件、以及齿轮齿面的表面淬火、熔凝、熔覆、及合金化工作。
    激光加工是把光能转变为热能使零件表层快速加热，快速冷却或快速融化在不引起材料基体发生变化的同时使工件表层的组织结构和机械性能发生明显变化，达到提高零件机械性能的一种高新技术。因激光表面加工的目的不同，又把它分为四类主要技术1)激光(相变)淬火技术:2)激光熔凝技术3)激光熔覆技术4)激光合金化技术;其中激光(相变)淬火技术和激光熔凝技术与传统的感应淬火目的相同。激光熔覆和激光合金化技术与传统的喷焊、堆焊目的相同。因此激光表面加工是继传统表面热处理工艺后.近年来开始应用于生产实际的一门高新学科。
    本机床的运动方式主要由纵横梁的三维直线运动、床头箱主轴带动工件的回转运动和园工作台的分齿运动而组成五轴三联动机构。
    本机床主要由龙门部分、床头箱、尾座、回转工作台、基座平板、激光发生器、光路和聚焦系统、冷水机组、数控系统等组成。三维直线运动机构分为:Y轴(纵向)、X轴(横向)、Z轴(竖向)的运动。运动机构带动聚焦系统相对基座平板作激光的三维直线扫描。基座平板上的床头箱(或回转工作台B轴)带动工件进行旋转运动由数控系统实现各轴的运动合成完成激光束对于工件表面的各种扫描运动从而实现激光对各种零件表面的处理。
    本机床数控系统采用西门子公司的802D系统纵向、横向、及竖向均采用滚珠丝杠直线滚动导轨传动均由西门子1FK6伺服电机驱动。
二、主要性能、特点
    1.激光加工机床的特点是能量消耗低。电力总消耗在40-60KW间。而现在一般大量采用的是传统的高中频表面淬火设备功率是100KW  200KW.甚至500K W
    2材料表面的高速加热和高速自冷使金属表面迅速被强化激光硬化处理后工件表面硬度高通常比常规淬火硬度高15--20%。可获得极细的硬化层组织。硬化层深度通常0.3-0 7MM。采用大功率的激光器硬化层深度可达1-2MM.
    3可以对形状复杂的零件和不能用其它常规方法处理的零件进行局部硬化处理，比如具有沟槽的零件、形状复杂的曲面。同时也可以根据需要在同一零件的不同部位进行不同激光硬化处理。更适合其它热处理方法无法胜任的管孔、深沟、微区、夹角和刀具刃口等局部区域的硬化。
    4激光硬化靠热量由表及里的传导自冷无需冷却介质。无需中高频淬火方法使用的各种感应圈。
    5、由于激光加热速度快淬火应力及变形小。一般认为激光硬化处理几乎不产生变形。而且相变硬化可以使表面产生大于4000Mp。的压应力还有助于提高零件的疲劳强度。由于加热变形很小，可以减少普通方法表面淬火因变形问题增加的很多不必要的加工工序。

三、主要技术指标与参数
 1.技术指标
    C02横流激光发生器:激光发生系统由C02横流激光发生器、激光器主电源柜、真空泵、热藕真空计、数字式微压机等系统组成。
    额定输出功率5KW
    输出激光功率可调范围0.5-5KW
    输出功率稳定性≤±3%
    电光转换效率≥15%
    工作气体C02. N2. He
    最大耗电功率≤60K W

2.数控轴基本参数
    纵向(Z轴)最大行程4000mm
    横向(X轴)最大行程2500mm
    竖向(Y轴)最大行程1OOOmm
    X、Y、Z三轴运动轴线的定位精度在任意1 OOOmm测量长度上为0. 05mmo
    X、丫、Z三轴运动轴线的重复定位精度为0.03mm.
 2.1.数控轴进给参数
    纵向(Z轴)快速6000mm/min
    横向(X轴)快速6000mm/min
    竖向(Y轴)快速6000mm/min
    纵向(Z轴)进给范围1-6000mm/min
    横向(X轴)进给范围1-6000mm/min
    竖向(Y轴)进给范围1-6000mm/min
2.2床头箱
    主轴转速范围。1-20r/ min
    主轴转速级数无级
    主轴中心高800mm
    顶尖间最大重量3000kg
 2.3.回转工作台

    回转工作台直径(带T形槽)} 2000mm
    回转工作台转速范围0.04-0.13r/min
    回转工作台承重6000kg

3.外光路系统
   外光路系统由电控气动光闸、激光功率显示仪、准直、传输、聚焦等系统组成。电控气动光闸关断时间0.5秒吸光体承受最大功率≤10KW p激光功率显示仪最大激光功率检测1 OK W。配置与数控机床结构匹配的若干组反射镜转折镜，聚焦镜及扫描镜。其中聚焦镜(进口)根据甲方需要配置。而且匹配若干组反射镜、转折镜及扫描镜。

4.数控系统

    数控系统采用SIEMENS   802D系统，所含功能包括以下内容:①中文界面具有状态信息自诊断.报警故障查询等功能②具有状态状态信息、位置、程序、报警信息、操作等显示功能; MDI功能;④具有手动、MDA、自动、回参考点、增量等操作方式⑤国际通用G指令M辅助指令可在线编程具有参数编程、轮廓编程、子程序调用功能;⑥系统配置SIEMENS公司提供的全套完整的数字指令功能;

5.制冷机组(双温)

    制冷机组为激光器和外光路系统冷却提供理想的冷水源该系统配有数显自动温控系统.自动显示并控制激光器和外光路系统的温度。选用进口全封闭压缩机。水箱、水泵阀门及硬管路(水管)均为不锈钢。同时具有水压及水箱液压异常、断水、过热和缺相过载报警防冻等安全保护措施。独特的模块设计方便安装、调试、使用和维护。

四、采用的技术标准
    1.GB9061-88《金属切削机床通用技术条件》
    2.GB/T5226 1-1996《机械工业电气设备第一部分:通用技术条件》
    3.GB15760-95《金属切削机床安全防护通用技术条件》
    4. GB/T!7421 .1-1999《机床检测通则第一部分无负荷或精加工条件下机床的几何精度》
    5.GB/T16769-1997 《金属切削机床噪声声压级的测定》
    6.JB/T9873-1999《金属切削机床焊接件通用技术条件》
    7.JB/T9874-1999《金属切削机床装配通用技术条件》
    8 .GB/T18683-2002((钢铁件激光表面淬火》
    9. Q/QZJ5975-2003  ((GFTC-4000数控激光加工机床精度检验》
    10. Q/QZn75-2003 ((GFTC-4000数控激光加工机床技术条件》

五、推广应用前景
    本机床的技术开发为军工、冶金、机械、汽车、石油、化工、模具等行业提供工业大型技术装备。该机床已于2004年5月研制成功8月在湖北江山机械厂安装调试并交付使用。2004-2005年间我公司又为武汉华工激光公司配套生产激光加工数控机床二台。
    数控激光加工机床的制造和激光加工技术有其独特的应用前景。例如:大型零件表面淬火和裂纹的修补:大型零件小面积缺陷的修补;重载高硬度高耐磨零件表面的熔覆一层合金，如重型车床的顶尖的尖部熔覆1mm硬质合金可以显著提高顶尖的寿命和整台机床的精度保持性。如机床床身导轨表面的淬火和缺陷的修复、大型轴类零件直径磨损后缺陷的修补。如我们省内电厂、铝厂煤矿铜矿、铁路机车的大型曲轴等一些大型零件的磨损后修复加工西宁钢厂所用轧辊在45号钢的基材表面上熔覆一层2mm深的含钻基碳化钨合金可以比原来的轧辊寿命及出钢量提高两倍以上熔覆层磨完以后在熔覆上一层即轧辊可以永久性使用。数控激光加工机床几乎可以解决金属表面热处理的所有问题.只是加工工艺要不断的摸索、探讨，实验。
    数控激光加工机床的研制成功不但能满足军工、冶金、汽车船舶、石油化工、机械、模具刀具等行业需要，促进这些行业的发展而且已填补我国机床生产行业大型、大功率数控激光加工机床的空白并成功的将民用激光技术应用于军工领域。故该产品具有较好的发展前景。
    可以预言激光加工技术的发展和应用.必将加速我国重工业整体制造水平的提高。