3.2 齒圈安裝方向的檢測(cè)
如圖3 為雙聯(lián)齒輪的夾具結(jié)構(gòu)圖,待壓合的齒圈7放在定位蓋3上,以齒圈7外圓定位,并由銷8確定其周向位置。若齒圈安放正確,則測(cè)量頭4被齒圈壓下,通過(guò)杠桿1(2為支點(diǎn))將行程放大,使行程開關(guān)12發(fā)出信號(hào);如果齒圈安裝方向錯(cuò)誤(即齒圈輪齒倒角在上),此時(shí),測(cè)量頭繼續(xù)被壓下,則行程開關(guān)10發(fā)出信號(hào)。待壓合的墊片6放在齒圈7上面并套在齒輪5上,齒輪由心軸9定位。工件安裝好后,壓裝機(jī)床壓頭壓下,齒輪5沿心軸9與墊片6、齒圈7壓合在一起。壓裝不同規(guī)格的雙聯(lián)齒輪,需調(diào)整開關(guān)檔塊11、13的位置,此時(shí),可以松開螺母,仔細(xì)調(diào)整好開關(guān)檔塊11、13的位置,直到能靈敏地檢測(cè)齒圈的方向?yàn)橹?。測(cè)量頭#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#4、銷8和定位心軸9是夾具部件的易損件,應(yīng)經(jīng)常檢查。當(dāng)壓裝質(zhì)量無(wú)法保證時(shí),應(yīng)進(jìn)行更換和調(diào)整。測(cè)量頭4因長(zhǎng)期使用而發(fā)生磨損后,可以通過(guò)調(diào)整開關(guān)檔塊11、13的位置進(jìn)行補(bǔ)償。
圖3夾具結(jié)構(gòu)圖
4 雙聯(lián)齒輪激光焊接機(jī)床
4.1 聚焦方式的選擇
激光焊接有透鏡聚焦和反射鏡聚焦兩種方式,如圖4所示 ,透鏡的材料要求比較嚴(yán)格,一般選用砷化鎵材料,它對(duì)10.6μm波長(zhǎng)的CO2激光的吸收系數(shù)很小,具有較高的熱傳導(dǎo)率、較小的熱膨脹系數(shù)和較好的機(jī)械性能和光學(xué)均勻性好等特點(diǎn)。但在大功率激光透射系統(tǒng)中,常遇到的問(wèn)題是因連續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起透鏡的熱畸變。透鏡受熱膨脹后,各處光強(qiáng)分布不均勻,中心部分溫度高而凸起,產(chǎn)生光學(xué)畸變,使焦斑位置向透鏡方向移動(dòng)(實(shí)際焦距變小)。另外,在激光透射系統(tǒng)中,為了提高功率密度,一般縮短透鏡的焦距,但當(dāng)透鏡到被焊接材料的表面的距離很短時(shí),焊接過(guò)程中的金屬飛濺物容易污染透鏡表面[2]。當(dāng)激光器的輸出功率數(shù)千瓦時(shí),砷化鎵材料也容易損壞。為克服透鏡的熱畸變,本齒輪激光焊接機(jī)采用了非球面拋物鏡傳輸聚焦系統(tǒng),并通過(guò)加大冷卻水的流量和冷卻面積的方法,達(dá)到快速、充分冷卻聚焦鏡,取得了較好的效果。
圖4激光聚焦方式#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
4.2 反射鏡的冷卻與調(diào)整
激光反射鏡有平面反射鏡和反射聚焦鏡,用于對(duì)激光束作90°的反射和反射聚焦。鏡片在反射激光的同時(shí)還會(huì)吸收少量的能量從而導(dǎo)致鏡片發(fā)熱,如果過(guò)熱,鏡片會(huì)變形乃至損壞,因此,反射鏡必須有冷卻裝置,如圖5所示。2為冷卻壓蓋,其靠近鏡片1的一端開有循環(huán)水槽,冷卻水從管接頭3進(jìn)入水槽,從管接頭4排出,不斷地帶走鏡片1所產(chǎn)生的熱量起到冷卻作用。鏡片1角度通過(guò)調(diào)整在圓周上均勻分布的三個(gè)螺釘5和彈簧6來(lái)調(diào)節(jié),角度調(diào)整好后,擰緊與三個(gè)調(diào)整螺釘相同的圓周上的緊定螺釘,發(fā)防止意外的振動(dòng)。
圖5反射鏡的冷卻與調(diào)整
4.3 工藝過(guò)程和工作原理
齒輪激光焊接機(jī)床由主機(jī)、激光器、冷水機(jī)組、輔助氣供氣系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等主要部分構(gòu)成,圖6為其結(jié)構(gòu)示意圖。激光束由激光器產(chǎn)生并水平送出,通過(guò)兩個(gè)45°角平面反射鏡7、8傳輸?shù)?/span>45°角反射式曲面聚焦鏡6上,由其聚焦垂直照射到被裝夾在工作臺(tái)4#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#上的雙聯(lián)齒輪5上,在焊接過(guò)程中,由平面反射鏡8和反射式曲面聚焦鏡6組成的激光頭固定不動(dòng),伺服電動(dòng)機(jī)2通過(guò)蝸輪蝸桿副3驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)4帶動(dòng)雙聯(lián)齒輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使雙聯(lián)齒輪的齒輪和齒圈整個(gè)接縫圓周都能被激光焊接。整個(gè)數(shù)控工作臺(tái)由氣缸1從上料位置推到焊接位置,焊接位置的精確定位通過(guò)手柄9調(diào)整得到,激光頭在垂直方向可以連續(xù)調(diào)整,這樣,通過(guò)調(diào)整激光焦點(diǎn)與焊縫的位置可以焊接不同規(guī)格的齒輪。
圖6激光焊接機(jī)床
激光焊接機(jī)是一種全封閉式的全自動(dòng)焊接機(jī)床,各個(gè)動(dòng)作之間相互聯(lián)鎖,既能保證機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)也能保證設(shè)備的安全和操作者的人身安全。激光焊接過(guò)程中,激光直射、反射到人體時(shí),都會(huì)造成不同程度的損傷,尤其是人的眼睛。為了避免激光給操作者造成損傷和對(duì)操作者視線的干擾,操作者視區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置了自動(dòng)感光安全保護(hù)視窗。在正常的狀態(tài)下,通過(guò)該視窗可以看到工件的定位狀態(tài),一旦加工時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的激光,該視窗可自動(dòng)感光在0.02秒的時(shí)間內(nèi)由亮變暗,具有全自動(dòng)防護(hù)功能,該視窗的設(shè)置可大大降低因目暈而產(chǎn)生的誤操作。
激光器功率(W) 焊接速度(m/min) 離焦量(mm) 深寬比 1500 1.005 -0.2 1.58/0.9
4.4 工藝參數(shù)
激光功率、焊接速度和焦距等工藝參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量均有影響。工藝參數(shù)的不當(dāng)容易導(dǎo)致焊縫首尾銜接處出現(xiàn)小凹孔和表面呈黑褐色,甚至?xí)霈F(xiàn)氣孔、裂紋等嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷,我們通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù),無(wú)需采用常用的“T型功率”的方法,成功地解決了這個(gè)問(wèn)題,大大降低了設(shè)備的成本,而且保證了焊縫質(zhì)量。經(jīng)切片金相檢查和與國(guó)外同類零件比較,焊接質(zhì)量完全達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。由于篇幅的原因,齒輪激光焊接工藝這里不作詳述,將另文討論。本設(shè)備激光器采用德國(guó)Rofin-Sinar公司生產(chǎn)的2000WCO2RS2000SM快速軸流激光器。
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