【摘要】：超短脈沖激光數(shù)控加工中,激光參數(shù)與加工速度等參數(shù)不匹配會導致加工寬度與加工深度過大或過小問題,激光參數(shù)自適應控制是解決該問題的重要途徑�，F(xiàn)有可查閱到的激光參數(shù)自適應控制方法基本都針對長脈沖激光加工,不能直接用于超短脈沖激光加工。因此,本文結(jié)合超短脈沖激光加工機理及實際加工工藝數(shù)據(jù),對超短脈沖激光參數(shù)自適應控制方法及其在后置處理中的應用展開深入研究。首先,在分析超短脈沖激光打孔情景下材料燒蝕閾值計算方法的基礎上,提出超短脈沖激光移動加工情景下材料燒蝕閾值的計算方法;結(jié)合現(xiàn)有閾值效應的相關理論及實際加工工藝數(shù)據(jù),深入分析加工尺寸與加工工藝參數(shù)之間的內(nèi)在規(guī)律,提出一種超短脈沖激光參數(shù)求解方法。其次,針對目標加工尺寸較大的情況,提出將一個較大加工尺寸劃分為多個較小加工尺寸的加工次數(shù)自適應劃分方法,并給出劃分次數(shù)及單次加工尺寸的求解方式;考慮硬件設備客觀性能及燒蝕閾值約束等限制,定義約束檢測規(guī)則,并將其應用于激光參數(shù)求解結(jié)果的可應用性檢測之中;在上述研究基礎上,構(gòu)建一種超短脈沖激光參數(shù)自適應控制模型。再次,根據(jù)超短脈沖激光數(shù)控加工的后置處理流程,設計一種超短脈沖激光參數(shù)自適應控制模型的應用方法。其中,涉及帶圖元加工特征的DXF文件結(jié)構(gòu)設計、多次加工機床軸運動坐標計算與數(shù)控程序生成等。最后,將超短脈沖激光參數(shù)自適應控制模型求得的激光參數(shù)與實際加工所用激光參數(shù)進行對比,驗證超短脈沖激光參數(shù)自適應控制模型的正確性;搭建具有參數(shù)自適應特性的后置處理系統(tǒng)原型,并以一個DXF文件的后置處理為例,驗證超短脈沖激光參數(shù)自適應控制模型的應用方法的可行性。
【圖文】：

距離真正的商品化還有很長的路要走。一般來說，后置處理過程主要包括機床軸運動求解、非線性誤差校驗與修正、進給速度校驗與修正及格式轉(zhuǎn)換四個模塊，后置處理生成的數(shù)控程序并不涉及激光參數(shù)自適應控制功能。在常規(guī)后置處理過程中增加激光參數(shù)自適應控制模塊，將刀位文件轉(zhuǎn)換為具有激光參數(shù)自適應控制功能的數(shù)控程序，有利于加工過程中激光參數(shù)的自適應控制，避免激光參數(shù)過大或過小導致的材料過燒或欠燒現(xiàn)象，從而保證超短脈沖激光數(shù)控加工的加工質(zhì)量和加工效率。1.3 研究思路及目的和意義1.3.1 研究思路針對超短脈沖激光參數(shù)自適應控制及其在后置處理中的應用研究，擬通過三個步驟展開研究：研究超短脈沖激光參數(shù)求解方法、構(gòu)建超短脈沖激光參數(shù)自適應控制模型、設計自適應控制模型在后置處理中的應用方法。整體研究思路如圖 1-1 所示。

量的自然對數(shù)ln N 呈線性關系，且符合形如 y kx b(k、b 是常數(shù)， k 0)的一次函數(shù)表達式形式。因此，可通過將多組多脈沖燒蝕孔面積與激光脈沖數(shù)量的自然對數(shù)代入式(2-19)求出材料累計系數(shù) ，，再將材料累計系數(shù) 分別代入式(2-14)與式(2-1中，求得材料多脈沖燒蝕閾值 th N與材料多脈沖燒蝕閾值功率 thP N 。2.1.3 移動加工材料燒蝕閾值求解方法超短脈沖激光除了用于材料打孔外，也經(jīng)常用于移動加工過程，如激光切割。超短脈沖激光移動加工過程可理解為多個激光脈沖燒蝕作用在材料表面的疊加，如圖 2-1 所示。圖 2-1 中，oD 表示激光照射光斑直徑，T 表示激光脈沖周期，v 表示加工速度，TL 表示相鄰激光光斑點的中心間距，也表示激光頭在一個激光脈沖周期下相對工件的移動距離。當加工速度為零時，加工過程就是多脈沖單點打孔；當加工速度大于光斑直徑與脈沖周期之比時，加工過程就是單脈沖移動多點打孔；當加工速度處于兩者之間時，加工過程表現(xiàn)為激光切割。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN249;TG665

【參考文獻】

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本文編號：2670033