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 3.2 齒圈安裝方向的檢測

如圖3 為雙聯齒輪的夾具結構圖，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)將行程放大，使行程開關12發出信號；如果齒圈安裝方向錯誤(即齒圈輪齒倒角在上)，此時，測量頭繼續被壓下，則行程開關10發出信號。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。壓裝不同規格的雙聯齒輪，需調整開關檔塊11、13的位置，此時，可以松開螺母，仔細調整好開關檔塊11、13的位置，直到能靈敏地檢測齒圈的方向為止。測量頭#p#分頁標題#e#4、銷8和定位心軸9是夾具部件的易損件，應經常檢查。當壓裝質量無法保證時，應進行更換和調整。測量頭4因長期使用而發生磨損后，可以通過調整開關檔塊11、13的位置進行補償。

圖3夾具結構圖

4 雙聯齒輪激光焊接機床

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格，一般選用砷化鎵材料，它對10.6μm波長的CO2激光的吸收系數很小，具有較高的熱傳導率、較小的熱膨脹系數和較好的機械性能和光學均勻性好等特點。但在大功率激光透射系統中，常遇到的問題是因連續工作時間過長而引起透鏡的熱畸變。透鏡受熱膨脹后，各處光強分布不均勻，中心部分溫度高而凸起，產生光學畸變，使焦斑位置向透鏡方向移動(實際焦距變小)。另外，在激光透射系統中，為了提高功率密度，一般縮短透鏡的焦距，但當透鏡到被焊接材料的表面的距離很短時，焊接過程中的金屬飛濺物容易污染透鏡表面［2］。當激光器的輸出功率數千瓦時，砷化鎵材料也容易損壞。為克服透鏡的熱畸變，本齒輪激光焊接機采用了非球面拋物鏡傳輸聚焦系統，并通過加大冷卻水的流量和冷卻面積的方法，達到快速、充分冷卻聚焦鏡，取得了較好的效果。

圖4激光聚焦方式#p#分頁標題#e#

4.2 反射鏡的冷卻與調整

激光反射鏡有平面反射鏡和反射聚焦鏡，用于對激光束作90°的反射和反射聚焦。鏡片在反射激光的同時還會吸收少量的能量從而導致鏡片發熱，如果過熱，鏡片會變形乃至損壞，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的一端開有循環水槽，冷卻水從管接頭3進入水槽，從管接頭4排出，不斷地帶走鏡片1所產生的熱量起到冷卻作用。鏡片1角度通過調整在圓周上均勻分布的三個螺釘5和彈簧6來調節，角度調整好后，擰緊與三個調整螺釘相同的圓周上的緊定螺釘，發防止意外的振動。

圖5反射鏡的冷卻與調整

4.3 工藝過程和工作原理

齒輪激光焊接機床由主機、激光器、冷水機組、輔助氣供氣系統、計算機控制系統等主要部分構成，圖6為其結構示意圖。激光束由激光器產生并水平送出，通過兩個45°角平面反射鏡7、8傳輸到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4#p#分頁標題#e#上的雙聯齒輪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，伺服電動機2通過蝸輪蝸桿副3驅動工作臺4帶動雙聯齒輪作旋轉運動，使雙聯齒輪的齒輪和齒圈整個接縫圓周都能被激光焊接。整個數控工作臺由氣缸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調整得到，激光頭在垂直方向可以連續調整，這樣，通過調整激光焦點與焊縫的位置可以焊接不同規格的齒輪。

圖6激光焊接機床

激光焊接機是一種全封閉式的全自動焊接機床，各個動作之間相互聯鎖，既能保證機床的正常運轉，同時也能保證設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，都會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操作者視線的干擾，操作者視區范圍內設置了自動感光安全保護視窗。在正常的狀態下，通過該視窗可以看到工件的定位狀態，一旦加工時產生強烈的激光，該視窗可自動感光在0.02秒的時間內由亮變暗，具有全自動防護功能，該視窗的設置可大大降低因目暈而產生的誤操作。

 表1焊接工藝參數

4.4 工藝參數

激光功率、焊接速度和焦距等工藝參數對焊縫質量均有影響。工藝參數的不當容易導致焊縫首尾銜接處出現小凹孔和表面呈黑褐色，甚至會出現氣孔、裂紋等嚴重影響產品質量的缺陷，我們通過優化工藝參數，無需采用常用的“T型功率”的方法，成功地解決了這個問題，大大降低了設備的成本，而且保證了焊縫質量。經切片金相檢查和與國外同類零件比較，焊接質量完全達到國外先進水平。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。本設備激光器采用德國Rofin-Sinar公司生產的2000WCO2RS2000SM快速軸流激光器。