长柱塞类工件表面激光加工系统的设计与研究

奚明明，张心明，赵怡然，胡嵩，丁蕴丰

（长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022）

0 引 言

激光加工系统是一种集光、机、电一体化的新型加工系统，被广泛应用于各种加工领域。激光加工是利用激光束投射到物体的表面，利用高温对物体进行切割、焊接甚至是改变物体表面的性能，使工件表面产生汽化而完成加工的过程[1-6]。由于激光加工是非接触式加工，与传统的机械加工方法相比，加工的工件产生的变形小，没有刀具的磨损[7-10]。目前针对圆柱类工件的表面加工主要是利用数控机床来完成，但是由于加工条件的限制，只能在工件表面加工简单图形，而且加工的幅面有限[11-12]。激光加工系统主要是以小幅面平面加工为主，对于在柱塞类等圆柱体和圆锥体等曲面工件表面的大幅面加工研究很少，因此利用扫面仪结构和原理，设计出柱塞类工件表面激光加工系统可以有效的进行曲面类工件的大幅面加工的问题。创新之处在于：① 在柱塞工件表面加工类似蛇皮纹路的图形，代替传统的光滑表面和环形槽表面；② 利用激光这一新型加工工具，代替传统的机械加工；③ 采用双轴式拼接加工方法，解决了大幅面加工的难题。

1 激光加工系统的设计

1.1 激光加工系统的结构设计

针对不同长度和直径的柱塞类工件表面复杂图形的加工，利用三爪卡盘、光学面包板和三维光学调整架来固定柱塞工件，调节三维光学调整架的高度和位置来保证三爪卡盘和柱塞工件的同轴度。……