任务2-5多光纤传输激光焊接机讲解

1、激光加工设备单元教学设计项目2激光焊接设备任务5多光纤传输激光焊接机授课班级上课时间年 月日第 节上课 地点所需 课时4教学目标能力（技能）目标知识目标了解多管线传输激光焊接机，培养爱岗敬 业的奉献精神和动手能力。了解多光纤传输激光焊接机的总体结构和YAG激光器的光学系统；掌握激光焊接机氙灯及滤紫外管的更 换过程和光纤传输激光焊接机激光电源的操作步骤重点 难点 及 解决 方法重点：多光纤传输激光焊接机的总体结构和YAG激光器的光学系统难点：激光焊接机氙灯及滤紫外管的更换过程和光纤传输激光焊接机激光电源的操作步骤 解决方法：1、 通过视频观摩，增强学生的直观印象，为解决完成多光纤传输激光焊接机的

2、总体结构和YAG 激光器的光学系统这个重点内容打好基础。2、通过视频观摩和讲解，并用多媒体手段，突破激光焊接机氙灯及滤紫外管的更换过程和光纤 传输激光焊接机激光电源的操作步骤这一难点。4卄 参考 资料王中林.激光加工设备与工艺M.武汉：华中科技大学出版社，2011.郑启光激光加工工艺与设备M.北京：机械工业出版社，2010.王秀军激光加工实训技能指导（下册）M.武汉：华中科技大学出版社，2014教学 设计 基本 框架第一部分：组织教学和复习上次课主要内容（时间：分钟）1. 手动编程器常用的指令代码有哪些？2. 使用手动编程器边写并输入一点程序，并运行加工。第二部分：学习新内容【步骤一】说明主要

3、教学内容、目的（时间： 分钟）1、 了解多光纤传输激光焊接机的总体结构和YAG激光器的光学系统；2、掌握激光焊接机氙灯及滤紫外管的更换过程和光纤传输激光焊接机激光电源的操作步骤。【步骤二】新知识的引入（时间：分钟）光纤传输激光焊接机是将高能激光束耦合进入光纤，远距离传输后，通过准直镜准直为平行 光，再聚焦于工件上实施焊接的一种激光焊接设备。对焊接难以接近的部位，施行柔性传输非接 触焊接，具有更大的灵活性。光纤传输激光焊接机激光束可实现时间和能量上的分光，能进行多 光束同时加工，为更精密的焊接提供了条件。【步骤三】新知识学习（时间：分钟）知识点一：多光纤传输激光焊接机的总体结构本机包括主机和操作

4、台两大部分系统部分包括：光路系统、电源系统、控制系统、冷却系统、聚焦系统、光纤传输系统、实时监视系统、操作系统、升降机构(1) YAG激光器激光器由激光谐振腔、激光电源和冷却系统组成。激光谐振腔由YAG晶体、氙灯、聚光腔及谐振膜片组成。其中YAG晶体是激光器的核心器件YAG勺波长是1.063卩m谐振腔决定激光束的光学质量。(2 )光学系统光学系统由主光路系统、分光系统、光纤传输系统、聚焦系统等部分构成。光学系统是利用激光进行加工的重要组成部分。其示意图如下：1. 半导体指示装置 2.全反膜片架3.电极座4.激光晶体5.聚光腔6.防护罩7闪光灯 8.主光闸(选配)9.半反膜片架10.能量探头11

5、.光纤观察镜12.观察镜支架13. 450 反射 座14. 分路光闸15.光纤输出耦合装置 16.光纤组件17.光纤输入耦合装置光学系统示意图1 )指示系统由半导体激光管及精密调整架组成，用于指示焊点位置，同时也作谐振腔及其 它光学部件的调整基准。2) 主光路系统由谐振腔膜片、光闸、YAG晶体、氙灯及聚光腔组成，它决定了激光的输出，其光路图如图3-32。1 -&反界镜2駅尤腔3光闸4 Tfiif lift主光路系统多光纤传输激光焊接机的聚光腔采用的是新型全腔冷水式双椭圆柱组合结构。该聚光腔结构简单，拆卸方便，密封性好，光电转换率高，如玻璃管破裂及灯损坏均不会造成冷却水外泄。聚光腔结构示

6、意图如下：1.底板2.氙灯3.灯压块4.盖板5.上腔体6.螺钉7.滤紫外管8.下腔体9.挡板10.密封圈11.棒压块12.YAG晶体13.壳体聚光腔结构示意图如需更换氙灯及滤紫外管时，不需拆卸聚光腔，具体步骤如下： 先拆卸电缆插头断电，保证安全。 拆去电极夹头。更换灯或滤紫外管时，不需将腔体从激光器上拆下。 将盖板上8个M5不锈钢内螺角螺钉卸下，并取下盖板 拆卸上腔体5上4个4压紧螺钉，并旋入相邻的螺孔内，可将金属瓦轻轻顶起取出。 拆卸灯压块3上两端的螺钉，取下两端灯压块，即可将氙灯沿腔体光轴方向轻轻取出。 拆卸棒压块两端螺钉，取下两端棒压块，再将YAG晶体沿腔体光轴方向轻轻抽出，即可取下滤外

7、管。 安装方式，反之即可。 氙灯安装时要检查左右两端对称缝中，使氙灯左右伸出腔体两端长度一致。 分别将盖板、灯压块和棒压块上的螺钉均匀扭好，通过检查，确定无渗水现象即可。主光路的调整步骤： 装配好激光器聚光腔后，先取下半反膜片座及全反膜片座。 将小孔光栏分别套上晶体棒套两端，并将半导体激光调到YAG晶体轴线同轴，半导体激光同时透过晶体棒套两端的小孔光栏，并在白纸上呈现一个圆形的红色光斑（将晶体反射到半导体 管滤光片上的点调至滤光片上小孔重合）。将另一个小光栏装入45°半反镜座小孔上，检查经过晶体的两端小孔光栏的半导体红光点是否穿过反射镜小孔中心，即三个小孔是否成一条直线，若有所偏移，

8、则分别调整 450半反镜座或聚光腔，直到三个小孔准直成一条直线。 将半反射膜片架装上导轨，锁紧后，并将半导体红光反射点调入晶体棒套一端的小孔光栏 内。 将全反膜片架装上导轨，锁紧后，并将半导体红光反射点调入晶体棒套另一端的小孔光栏 内。 取下小孔光栏。打开主电源，将激光输出能量调到较低值，微调全反膜片架，利用其上转 换片和爆光纸进行观察，使激光光斑成规则的圆形。若光斑左右存在缺陷，则调整全反膜片架上 右端调节螺钉。若上下存在缺陷，则调整全反膜片架上的下端调节螺钉，直到光斑较圆，且激光 能量分布均匀，激光与半导体红光点同轴。此时，激光输出效果最好。注意：调整膜片架时一次调整幅度不宜过大；应在工作

9、电压较低时进行调整；调整激 光输出时，切勿将手碰着氙灯两端的电极；整个调整过程需在专业人士指导下进行。3 ）分光系统主要由3个450反射座组成，其分光布置图如下：a为T= 67%450反射膜片b为T= 50%450反射膜片c为T= 0 % 450全反射膜片4 ）光纤传输系统主要由耦合装置和光纤两大部分组成，两者缺一不可。在光纤安装前，必须认真检查光纤端面（可用显微镜进行目视观察，不得有任何损伤），其 正确的清洗方法如下： 用吹气球吹掉光纤端面的灰尘。 用无尘擦试纸或高级镜头纸蘸少量酒精轻轻擦拭光纤表面的污物。每次装拆光纤时，都必须先擦洗好光纤端面，清洗时请注意不要划伤端面。1.光纤插头2.光纤

10、连接套3.光纤固定套4.光纤护套5.光纤 光纤的安装过程： 检查光纤端面，若有污染，将光纤端面清洁干净。 将光纤插头插入光纤插座，并使定位芯嵌入到定位槽，一边轻轻向前推，一边轻轻顺时针 旋转光纤连接套。 注意在光纤的安装和使用中不要折弯光纤，以免光纤折裂。光纤耦合输入装置的调整步骤： 先调整4个450反射座，让红光通过每个镜片的中心； 将450反射镜反射的光点调至光纤输入耦合装置的孔中心处，均匀锁紧四周的固定螺钉。 将光纤观察镜放置光纤的同轴处，光纤输出端对着日光灯，观察光点是否在光点上，若不在，则调整450反射角度，将在光纤上的亮点调至最小最清晰位置为最佳。最后调整450反射角度，将亮点调至

11、光纤的中心处。且光纤输出端是实心的红光光点。5）聚焦系统主要由符合聚焦镜和四维调整架组成，激光焊接通常需要一定的离焦量，因为 激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔，离开激光焦点的各平面上，功率密度分布 相对均匀。6） 实时监视系统由 CCD监视器和图象分割装置组成，通常用于焊接过程中的实时监视。可以准确地对工件所需焊接的部位运行对位。从而更清楚的从监视器中看到各个焊点的形状和结构。7） 升降机构用来调节焊接工件的上下方向，行程100mm从而对焊接工件的对位与观察，起 着必需的作用。情景演示：播放多光纤传输激光焊接机的总体结构视频 设问：多光纤传输激光焊接机的总体结构有哪些？知识点二：

12、电源的使用激光焊接机电源是激光焊接机的重要组成部分，它可供激光焊接机的脉冲氙灯工作，其脉冲 频率、脉宽分档可调，脉冲电压连续可调。技术要求：交流输入电压：220V± 5%;额定功率：5KV；放电频率：0-5HZ ;放电脉宽：0.1-20ms ; 电源连续工作时间：24h电源面板示意图如图.e型激光焊接机武汉楚天工业激光设备有限公司电源控制面板1）开机当电源经长途运输后， 开机前应将机器检查一遍； 印制板是否松动；器件是否有脱落的迹象; 线鼻子的接触处是否有松动迹象；所有外接线是否正确。当确信所有的连接无误后： 首先将空气开关合上，接通动力电源； 将红色急停开关向的右旋方向旋转，释放急

13、停开关； 将钥匙开关旋转至“电源开”，控制电路接通电源，此时左边功能液晶显示屏上出现各项显示； 液晶显示屏中将光标停在“开机”上，按下0K键，开始高压点灯，大约二分钟后，机器鸣笛一声，液晶显示屏显示“关机”，表示预燃成功。注意：如果鸣笛后预燃灯不亮或是显示“Err ”错误信息，一般可能是灯未接好或者是电极上对腔体有放电现象，可关机后排除问题再开机，重复上述操作。2）装载 开机预燃后，按“选择”的上下键使光标停在“程序”上，再按“校正”的上下键选择参 数组号。 继续按“选择”的上下键可分别停在激光参数组上进行选择。当光标停在“电流”上时，可通过按“校正”的上下键调整电流大小。根据按键被按动的时

14、间长短，电流数值每次 1A、10A、50A、100A跳跃； 当参数组设置完成后，踩动脚踏开关即可出光。当一个参数组设置完后，将自动保存，下次仍可直接调用。如果用户所设参数过限，则参数不能装入运行程序，且系统提示用户可设置的最高参数，这 时只有退回到编程状态去改变参数。如果频率参数时“ 0” Hz,则对于脚踏开关输入是“点”动，即踩一次，激光发射一次。3）计数系统为用户设计了一个激光计数器，专门为用户记录出光次数，并且断电后仍能保持，下次 开机接着计数，通过此集束器，用户大概可以直到灯的使用寿命，该计数实时显示在液晶显示屏 的中下方。4）关机关机的顺序：按“选择”的上下键使光标停在“关机”上，按

15、下“0K'键，2分钟后关闭高压主电源系统。在主电源关闭的情况下，逆时针旋转钥匙开关至“电源关”关断控制电路。断电后，在关断机器后面的空气开关。5）其它每次开机点灯，当预燃成功后，机器会鸣笛一声，液晶显示屏上原“开机”处，此时显示为 “关机”，表示高压电路和主放电回路工作正常。若系统检测不到氙灯点燃，控制电路将在十几 秒后再点灯触发一次，如果仍未点着，则欠压指示灯亮，面板显示Err.UN，且断续鸣叫。（4 ）操作台操作程序及面板示意图7.JHM-3GX-200校正监视1内控照明1 E3外控光闸:n光闸皿图3-41操作台控制面板按压“校正”键，其上指示灯亮后，半导体激光器发光，对应聚焦后有一红色亮点，可用以 与工作件对位。照明键：用以控制照明灯的开关；监视键：用以控制 CCD监视器的开关内控键：设备调试时，开机后按下此键控制激光的关断/输出；外控键：设备调试完毕后，按下此键后，踩脚踏控制激光关断/输出，内控合外空键为互锁键，不能同时按下；光闸I光闸n光闸川：用以控制各路光闸的开启合关闭。思