美國AmeriChip國際公司開發(fā)了一種新的激光輔助切屑控制技術(shù),可以完全消除會給加工過程造成麻煩的長帶狀切屑,從而能夠縮短加工時間達(dá)70%,降低加工成本達(dá)60%寂曹。

在切削加工中,理想的切屑形態(tài)應(yīng)細(xì)小而易于控制。長帶狀并會形成鳥巢形的切屑是機(jī)床操作者最不愿意看到的回右。帶狀切屑會掛在主軸隆圆、刀片、夾具和測量裝置上,使自動測量和裝卸設(shè)備無法正常使用翔烁。纏繞在刀具和工件上的長切屑會在工件上形成擦傷,并會縮短刀具壽命,因為長切屑不能像細(xì)小切屑那樣有效地從切削區(qū)帶走切削熱渺氧。

防止形成長切屑最常用的技術(shù)是使用帶有斷屑槽的刀片。但利用斷屑槽控制切屑通常需要減小刀具的進(jìn)給率蹬屹。因此,采用AmeriChip的系統(tǒng)后,可以增大刀具的進(jìn)給率和切深,一次走刀即可切除帶斷屑槽刀片需要多次走刀才能切除的工件材料,同時還能提高工件表面光潔度侣背。

AmeriChip的激光輔助切屑控制系統(tǒng)是一個獨立裝置,它利用一束激光在工件材料表面刻劃出一道窄槽,當(dāng)該處材料被加工時,就會以細(xì)小切屑的形態(tài)被切離而不會形成長帶狀切屑。這道激光刻劃的窄槽實際上消除了與切屑有關(guān)的所有麻煩慨默。

當(dāng)激光束聚焦到工件材料上時,其能量可使金屬材料熔化和氣化,同時用一個空氣噴嘴將熔化的材料從槽中吹走贩耐。激光功率較低而移動速度較快時,刻出的槽較淺；激光功率較高而移動速度較慢時,刻出的槽就較深扫矾。

AmeriChip公司已投資近900萬美元開發(fā)這項專利技術(shù),并確認(rèn)該系統(tǒng)具有很好的重復(fù)性,加工中系統(tǒng)可根據(jù)不斷變化的工件材料尺寸進(jìn)行調(diào)整,不會造成過度刻劃酿萄。

刻槽過程使用了一個機(jī)械手,并通過光纖線纜將聚焦的激光束傳輸?shù)郊す忸^,激光光源采用脈沖式Nd:YAG(摻釹釔鋁石榴石)激光器或超模CWNd:YAG激光器。系統(tǒng)開始工作時,機(jī)械手移動到第一道刻線的起點處,同時激光器功率達(dá)到預(yù)設(shè)參數(shù)值,裝有電容式高度傳感器的聚焦激光頭移動到位,同軸的空氣電磁閥打開,接著激光光閘開啟,機(jī)械手開始移動進(jìn)行激光刻槽勘浇。

在刻槽過程中,電容高度傳感器可以測出工件形狀或材料厚度的任何變化,使激光頭系統(tǒng)始終保持聚焦高度,可對刻槽深度進(jìn)行連續(xù)調(diào)整×戎唬刻槽寬度通常設(shè)定為0.010in.(0.25mm),它可使刀具產(chǎn)生在時間和距離上都極為短暫的斷續(xù)切削,但已足以確保產(chǎn)生的切屑均為細(xì)小切屑劈咕。

在工件上刻槽使得以較高速度切削工件和無需使用冷卻液成為可能。采用常規(guī)方法進(jìn)行加工時,工件溫度可能會達(dá)到70℃,而采用激光輔助切屑控制系統(tǒng)后,工件溫度可降低到40℃,因為大部分切削熱都被細(xì)小的切屑所帶走冻找。

與使用帶斷屑槽刀片的常規(guī)加工相比,采用該系統(tǒng)進(jìn)行切削可大幅度提高加工效率柏困。假定一個公司加工一定量的工件需要10臺機(jī)床和10個工人,采用該系統(tǒng)后可能僅需要2臺機(jī)床和2個工人就夠了。雖然使用該系統(tǒng)在整個工序中增加了一道操作步驟,但總的加工工時仍可大大縮短帜蘑。

AmeriChip公司的激光輔助切屑控制系統(tǒng)并不對外出售,但公司可為用戶提供3種可選方式:①由AmeriChip公司在用戶工廠里安裝并操作使用該系統(tǒng)清玉；②AmeriChip公司在用戶工廠中安裝系統(tǒng),但由用戶操作使用；③AmeriChip公司在自己的工廠里使用該系統(tǒng)為用戶加工零件珍垦。用戶既可按每件零件支付基本加工費(取決于由誰操作系統(tǒng)和加工零件的批量),也可根據(jù)系統(tǒng)在用戶工廠的使用情況和安裝設(shè)備的數(shù)量確定總的使用費惜施。采用這種方式,用戶不必一次性投入大量資金購買設(shè)備,即可充分享受該系統(tǒng)帶來的所有好處壁挖。

目前AmeriChip公司除了在自己工廠里使用該系統(tǒng)外,已在用戶工廠里安裝了2套系統(tǒng),并已接到通用汽車公司2套系統(tǒng)的訂單。該產(chǎn)品的主要市場客戶為大批量生產(chǎn)零部件的汽車条篷、卡車和拖拉機(jī)制造商骗随。但AmeriChip公司已為得克薩斯州一家石油管制造商開發(fā)出并開始制造一種激光輔助切屑控制柔性加工系統(tǒng)。

石油管制造商面臨的最大問題是油管螺紋接頭的加工赴叹。采用激光輔助切屑控制系統(tǒng)可實現(xiàn)一次走刀即完成螺紋加工,而不必像過去那樣需要走刀3～6次鸿染。油管泄漏的主要原因是由于加工時切屑拖刮螺紋造成的,現(xiàn)在可以完全避免發(fā)生這種情況,從而突破了石油管螺紋加工的最大技術(shù)瓶頸。

來源:中國機(jī)械在線

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