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 3.2 齒圈安裝方向的檢測

如圖3 為雙聯(lián)齒輪的夾具結(jié)構(gòu)圖，待壓合的齒圈7放在定位蓋3上，以齒圈7外圓定位，并由銷8確定其周向位置。若齒圈安放正確，則測量頭4被齒圈壓下，通過杠桿1(2為支點(diǎn))將行程放大，使行程開關(guān)12發(fā)出信號(hào)；如果齒圈安裝方向錯(cuò)誤(即齒圈輪齒倒角在上)，此時(shí)，測量頭繼續(xù)被壓下，則行程開關(guān)10發(fā)出信號(hào)。待壓合的墊片6放在齒圈7上面并套在齒輪5上，齒輪由心軸9定位。工件安裝好后，壓裝機(jī)床壓頭壓下，齒輪5沿心軸9與墊片6、齒圈7壓合在一起。壓裝不同規(guī)格的雙聯(lián)齒輪，需調(diào)整開關(guān)檔塊11、13的位置，此時(shí)，可以松開螺母，仔細(xì)調(diào)整好開關(guān)檔塊11、13的位置，直到能靈敏地檢測齒圈的方向?yàn)橹埂y量頭#p#分頁標(biāo)題#e#4、銷8和定位心軸9是夾具部件的易損件，應(yīng)經(jīng)常檢查。當(dāng)壓裝質(zhì)量無法保證時(shí)，應(yīng)進(jìn)行更換和調(diào)整。測量頭4因長期使用而發(fā)生磨損后，可以通過調(diào)整開關(guān)檔塊11、13的位置進(jìn)行補(bǔ)償。

圖3夾具結(jié)構(gòu)圖

4 雙聯(lián)齒輪激光焊接機(jī)床

4.1 聚焦方式的選擇

激光焊接有透鏡聚焦和反射鏡聚焦兩種方式，如圖4所示 ，透鏡的材料要求比較嚴(yán)格，一般選用砷化鎵材料，它對(duì)10.6μm波長的CO2激光的吸收系數(shù)很小，具有較高的熱傳導(dǎo)率、較小的熱膨脹系數(shù)和較好的機(jī)械性能和光學(xué)均勻性好等特點(diǎn)。但在大功率激光透射系統(tǒng)中，常遇到的問題是因連續(xù)工作時(shí)間過長而引起透鏡的熱畸變。透鏡受熱膨脹后，各處光強(qiáng)分布不均勻，中心部分溫度高而凸起，產(chǎn)生光學(xué)畸變，使焦斑位置向透鏡方向移動(dòng)(實(shí)際焦距變小)。另外，在激光透射系統(tǒng)中，為了提高功率密度，一般縮短透鏡的焦距，但當(dāng)透鏡到被焊接材料的表面的距離很短時(shí)，焊接過程中的金屬飛濺物容易污染透鏡表面［2］。當(dāng)激光器的輸出功率數(shù)千瓦時(shí)，砷化鎵材料也容易損壞。為克服透鏡的熱畸變，本齒輪激光焊接機(jī)采用了非球面拋物鏡傳輸聚焦系統(tǒng)，并通過加大冷卻水的流量和冷卻面積的方法，達(dá)到快速、充分冷卻聚焦鏡，取得了較好的效果。

圖4激光聚焦方式#p#分頁標(biāo)題#e#

4.2 反射鏡的冷卻與調(diào)整

激光反射鏡有平面反射鏡和反射聚焦鏡，用于對(duì)激光束作90°的反射和反射聚焦。鏡片在反射激光的同時(shí)還會(huì)吸收少量的能量從而導(dǎo)致鏡片發(fā)熱，如果過熱，鏡片會(huì)變形乃至損壞，因此，反射鏡必須有冷卻裝置，如圖5所示。2為冷卻壓蓋，其靠近鏡片1的一端開有循環(huán)水槽，冷卻水從管接頭3進(jìn)入水槽，從管接頭4排出，不斷地帶走鏡片1所產(chǎn)生的熱量起到冷卻作用。鏡片1角度通過調(diào)整在圓周上均勻分布的三個(gè)螺釘5和彈簧6來調(diào)節(jié)，角度調(diào)整好后，擰緊與三個(gè)調(diào)整螺釘相同的圓周上的緊定螺釘，發(fā)防止意外的振動(dòng)。

圖5反射鏡的冷卻與調(diào)整

4.3 工藝過程和工作原理

齒輪激光焊接機(jī)床由主機(jī)、激光器、冷水機(jī)組、輔助氣供氣系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等主要部分構(gòu)成，圖6為其結(jié)構(gòu)示意圖。激光束由激光器產(chǎn)生并水平送出，通過兩個(gè)45°角平面反射鏡7、8傳輸?shù)?/span>45°角反射式曲面聚焦鏡6上，由其聚焦垂直照射到被裝夾在工作臺(tái)4#p#分頁標(biāo)題#e#上的雙聯(lián)齒輪5上，在焊接過程中，由平面反射鏡8和反射式曲面聚焦鏡6組成的激光頭固定不動(dòng)，伺服電動(dòng)機(jī)2通過蝸輪蝸桿副3驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)4帶動(dòng)雙聯(lián)齒輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使雙聯(lián)齒輪的齒輪和齒圈整個(gè)接縫圓周都能被激光焊接。整個(gè)數(shù)控工作臺(tái)由氣缸1從上料位置推到焊接位置，焊接位置的精確定位通過手柄9調(diào)整得到，激光頭在垂直方向可以連續(xù)調(diào)整，這樣，通過調(diào)整激光焦點(diǎn)與焊縫的位置可以焊接不同規(guī)格的齒輪。

圖6激光焊接機(jī)床

激光焊接機(jī)是一種全封閉式的全自動(dòng)焊接機(jī)床，各個(gè)動(dòng)作之間相互聯(lián)鎖，既能保證機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)也能保證設(shè)備的安全和操作者的人身安全。激光焊接過程中，激光直射、反射到人體時(shí)，都會(huì)造成不同程度的損傷，尤其是人的眼睛。為了避免激光給操作者造成損傷和對(duì)操作者視線的干擾，操作者視區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置了自動(dòng)感光安全保護(hù)視窗。在正常的狀態(tài)下，通過該視窗可以看到工件的定位狀態(tài)，一旦加工時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的激光，該視窗可自動(dòng)感光在0.02秒的時(shí)間內(nèi)由亮變暗，具有全自動(dòng)防護(hù)功能，該視窗的設(shè)置可大大降低因目暈而產(chǎn)生的誤操作。

 表1焊接工藝參數(shù)

4.4 工藝參數(shù)

激光功率、焊接速度和焦距等工藝參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量均有影響。工藝參數(shù)的不當(dāng)容易導(dǎo)致焊縫首尾銜接處出現(xiàn)小凹孔和表面呈黑褐色，甚至?xí)霈F(xiàn)氣孔、裂紋等嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷，我們通過優(yōu)化工藝參數(shù)，無需采用常用的“T型功率”的方法，成功地解決了這個(gè)問題，大大降低了設(shè)備的成本，而且保證了焊縫質(zhì)量。經(jīng)切片金相檢查和與國外同類零件比較，焊接質(zhì)量完全達(dá)到國外先進(jìn)水平。由于篇幅的原因，齒輪激光焊接工藝這里不作詳述，將另文討論。本設(shè)備激光器采用德國Rofin-Sinar公司生產(chǎn)的2000WCO2RS2000SM快速軸流激光器。