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车、铣和激光淬火同步完成

2019-09-06 00:00490

在德国汉诺威举办的EMO 2007欧洲国际机床博览会上,展出了各种不同的车/铣加工机床。来自Monforts公司的UniCen 504型加工机床将车削功能、4轴铣削功能、激光淬火功能和激光焊接功能集于一体,工件只需一次性装卡就可完成全部加工。这一机床平台可使激光处理在加工车间内完成,从而缩短了交货时间,有利于更好地控制二次激光操作,提高了工作的灵活性,进一步满足了客户需求的变化。

目前在美国的UniCen多功能机床由Sunbelt Machine提供,不过它是联邦德国教育和研究部(BMBF)的一个项目成果。它是由德国Monforts公司与其合作伙伴——Fraunhofer Institute for Production Technology生产技术研究所、Laserline公司、Precitec公司、EXAPT公司和Sempell公司,共同合作开发的。

图1  在这台车/铣加工机床上的集成激光装置只需一次
性装卡调试就可完成工件的焊接(见右图)和淬火处理

这台车/铣加工机床可加工长达900 mm的工件,其床身上的最大回转直径为600 mm。UniCen机床除了车削转塔以外,转速可达12000r/min,其B轴可旋转±95 ,适于铣削和钻削加工。这台车/铣加工机床上安装有两台模块式结构的激光装置,其中一台用于淬火处理,另一台用于焊接。每台激光装置的安装通过HSK 63接口与B轴连接。这有利于激光装置自动撤离主轴,然后储存到加工环境以外的地方,这样就不会在车削和铣削加工中造成灵敏光学元件的损坏。

激光焊接装置可以在工件的特定区域上进行堆焊,使合金熔接在一起。这一方法常常用于磨损元件或损坏零件的修复——零件焊接后,再按原来的规格要求加工。喷涂装置上除了焊丝送丝机构和工艺传感器之外,还包括激光束成形和激光束导向等光学系统。同轴供气装置可保护聚焦镜头,以免其在焊接过程中受到污染。据说,激光堆焊不会使工件造成变形,因为激光能量的局部吸收所产生的感应热量极低。

图2  激光装置采用HSK接口,安装于B加工轴
之内。机床在进行车削和铣削加工时,该装置
保存在机床的外面环境中,以起到保护的作用

激光淬火装置用于特定工件的表面淬火处理,如用于处理轴承轴颈、键槽和花键等一类的零件,因为其配合接触面容易受到磨损。其最大的淬火处理深度为1.5mm,处理后的工件几乎不会发生任何形变。该装置可以在工件上形成一个可变的激光处理区域,其最大面积达20mm×50mm。这一装置适用于淬火钢和退火钢、冷成形钢和热成形钢、高速钢、不锈钢和铸铁等材料的热处理。

该机床上的高功率二极管激光源可以通过一导向系统向每一个激光装置发射出一条光束。所有的激光和加工过程均由机床的中央控制系统控制。激光设备的控制系统通过一Profibus总线接口与机床控制系统连接。机床控制系统包括一个CAD/CAM模块,它可为编程和多功能操作提供一个直觉的、对用户友好的界面。

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