激光切割及数字化检测在样板制造中的运用
王钦
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王钦,. 激光切割及数字化检测在样板制造中的运用[J]. 光电子进展,202410. DOI:10.12721/ccn.2024.160592.
摘要: 航空制造业的发展水平直接影响我国综合发展国力,样板制造是飞机零部件加工中的重要环节和内容,只有加强技术改进和创新,才能满足样板制造要求。本文以样板加工为例,分析了激光切割技术与数字化检测技术的应用优势,以通快公司TCL4030二维激光切割机的应用为例,总结了激光切割要点,明确了数字化检测的工艺要求,旨在提高样板制造质量,提升航空航天事业的发展水平。
关键词: 激光切割;数字化检测;样板制造
DOI:10.12721/ccn.2024.160592
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科学技术不断进步,给各行业带来发展动力,且在技术逐渐升级的过程中,为行业发展创造更多机遇。针对样板制造,通过激光切割能提高样板制造质效,依托数字化检测技术,能强化检测结果的可靠性。因此,样板制造企业应加大激光切割与数字化检测技术研究力度,为航空航天事业发展提供驱动力。

1.激光切割及数字化检测在样板制造中的应用优势

1.1激光切割技术的应用优势

样板制造中应用激光切割技术能明显提高样板切割质量,且可利用工艺性切割代替单纯的机械加工方式,有助于减少人力资源的投入及提高样板的生产制造效率。同时,因为激光切割方式具有高精度特点,所以,采用激光切割的方式能有效提高钣金件加工精度,且通过切割制作能为样板制造提供质量保证。通常在机械板材件生产中进行激光切割能完成细长工件的切割,因为此种切割方式产生的热量相对集中,可有效缩小样板制造中的热影响区,且通过此种方式进行工件切割能实现对工件热变形的有效控制,进而获得理想的工件切割效果。

1.2数字化检测技术的应用优势

数字化检测技术应用在样板制造中,可实现三维扫描与测量,依托激光跟踪仪、三维扫描仪定设备完成扫描和测量,属于非接触式测量方法,能获得较为全面的样板三维数据,相关部门或技术人员通过比较分析此类数据与设计数据,能实现对制造误差的评估,才能为后续的修正提供指导和依据。同时,运用数字化检测技术能实现自动化检测,有助于简化检测流程及减少人力资源的投入,可有效规避人工检测失误等问题,进而保证样板加工制造质量。此外,通过利用数字化检测技术能实现虚拟仿真和优化设计,技术人员通过了解模拟加工制造流程,能及时发现和预测加工制造中容易出现的问题,进而减少加工问题带来的不良影响。

2.激光切割工作原理与基本要求

航空航天事业发展中,通常设计多种零部件的生产制造,激光切割机的应用不仅提高了制造效率,还在一定程度上保证了零件加工制造质量,通快公司生产的激光切割机具有精准性高、功能性强、混合速度快等优势,且该激光切割机能进行快速启动和转换,在透镜的作用下能形成激光束,降低了控制难度,有助于实现自动化生产。同时,在激光切割过程中,激光能使材料在短时间内气化并形成相应的孔洞,配合使用高压辅助气体能得到设计要求的切口,材料上光束会进行相对移动,可得到连续切缝。

激光切割技术凭借实际优势在航空航天制造中得到广泛应用,通常生产加工企业利用激光进行切割的过程中会喷射同轴气体以提高切割质量,通过喷射此种气体能将切割过程中产生的熔渣吹掉,使得切面始终维持在干净平整状态。在板材加工中利用激光切割技术时,激光切割系统能通过数字编程进行自动化切割,有助于简化切割流程,缩短生产制造周期,还能实现生产制造成本控制。

3.样板的激光切割操作要点

结合对样板制造基本特点的分析,为了通过激光切割完成样板加工制造,应总结一些加工制造中的常见技术问题,并采取有效措施进行处理。首先,技术人员应正确选择数控编程软件,依据实际加工需求和样板制造情况,加大相关工艺方法研究力度,为后续的高质量加工制造奠定良好基础;其次,技术人员应重视加强对CAD软件平台的利用,重点做好样板加工模型在不同平台间的有效转换,以强化设计制造的可靠性;最后,技术人员应围绕国产材料的加工参数进行综合分析,避免激光切割中出现偏差,提高加工精度。此外,技术人员应了解样板标识汉字输入方法,合理配置刻线深度等关键工艺参数。

3.1选择激光切割编程软件

现阶段各行业发展中十分重视数控编程软件的使用,且数控编程软件的类型与数量较多,相对来说,通快激光切割机编程软件TOPS有着广泛的应用范围,该软件以模块化结构为核心,可有机结合编程、绘图、参数库等功能。为此,本次研究围绕TOPS 100 软件的样板切割编程进行分析,并通过实践操作进行了验证,基于对实际生产情况的分析,TOPS 100 软件可良好地满足样板制造要求,还能保证样板加工质量和加工精度。

3.2建立数控激光加工参数库

结合对航空航天事业发展中飞机零部件制造标准的分析,样板加工过程中的常用材料有1.5mm钢板、2mm钢板、3mm钢板,技术人员选择以上材料进行相关的实验,并依据实际情况编制完善的实验方案,主要围绕尖角处参数、小轮廓切割参数、激光划线打标记工艺参数等开展实验操作,有助于明确相关参数值。技术人员结合以上要求进行了多次实验操作,得到了相对最为合适及科学的参数值,并利用此类参数创建了对应的参数库,目的是为生产加工提供可靠依据。之后需要加载工件,即在激光切割机的合适位置上放置待加工零件,严格按照规范要求进行位置调整,之后启动激光切割机并完成切割。

4.利用扫描仪进行样板数字化检测

数字化检测技术在飞机零部件加工制造中得到广泛应用,将此项技术应用在样板制造中,能提高检测效率及检测结果准确性。因为样板制造是飞机外形壳体制造中的重要构成部分,所以,样板制造的专业性和准确性直接影响后续零部件的生产制造水平,且与零部件的加工精度存在密切联系。现阶段的样板制造检测方式以PCM模线检测与数字化检测为主,在激光切割样板检测过程中,应用数字化检测方式能实现高精度测量,且围绕样板与透明胶板图纸进行逆向工程,有助于保证检测报告质量,且系统具备快速扫描功能,可针对样板建立相应的数据模型,依据各类数据信息生成CAD文件,以DXF格式的文件为主。立足数字化检测设备类型层面进行分析,主要包括照相扫描设备与激光扫描设备,其中VQC照相扫描设备主要针对尺寸较大的样板进行扫描,无需人工辅助进行拼接,可实现不同图样的扫描复制,且能完成文字扫描;而激光扫描仪检测样板具有精度高、分辨率高的优势,激光扫描设备中安装了支承架、激光发射装置、扫描台面及计算机处理系统等装置,但通常需要在扫描过程中花费大量时间。可见VQC照相扫描仪拥有更为广泛的应用范围,可有效减少扫描成本。

结语:传统的样板加工以人工操作为主,此种方式不仅会出现较大的加工误差,还容易影响样板加工制造质量和效率,不利于样板的大量生产制造。样板加工企业通过利用激光切割技术能提高样板切割效率,还能保证切口质量,帮助企业节约人力资源。同时,样板制造企业通过利用数字化检测技术,能保证检测结果的精确性,有助于提升检测水平。

参考文献:

[1]朱运.浅谈航空发动机零部件数字化检测技术[J].中国设备工程,2023,(10):181-183.

[2]方宝林,陈强,汤良煜.细长条型样板激光切割技术研究[J].教练机,2018,(01):31-34.

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