【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(huì)導(dǎo)致加工寬度與加工深度過(guò)大或過(guò)小問(wèn)題,激光參數(shù)自適應(yīng)控制是解決該問(wèn)題的重要途徑�，F(xiàn)有可查閱到的激光參數(shù)自適應(yīng)控制方法基本都針對(duì)長(zhǎng)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(jī)理及實(shí)際加工工藝數(shù)據(jù),對(duì)超短脈沖激光參數(shù)自適應(yīng)控制方法及其在后置處理中的應(yīng)用展開(kāi)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(jì)算方法的基礎(chǔ)上,提出超短脈沖激光移動(dòng)加工情景下材料燒蝕閾值的計(jì)算方法;結(jié)合現(xiàn)有閾值效應(yīng)的相關(guān)理論及實(shí)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(duì)目標(biāo)加工尺寸較大的情況,提出將一個(gè)較大加工尺寸劃分為多個(gè)較小加工尺寸的加工次數(shù)自適應(yīng)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(shè)備客觀性能及燒蝕閾值約束等限制,定義約束檢測(cè)規(guī)則,并將其應(yīng)用于激光參數(shù)求解結(jié)果的可應(yīng)用性檢測(cè)之中;在上述研究基礎(chǔ)上,構(gòu)建一種超短脈沖激光參數(shù)自適應(yīng)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(shè)計(jì)一種超短脈沖激光參數(shù)自適應(yīng)控制模型的應(yīng)用方法。其中,涉及帶圖元加工特征的DXF文件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多次加工機(jī)床軸運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)計(jì)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(yīng)控制模型求得的激光參數(shù)與實(shí)際加工所用激光參數(shù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證超短脈沖激光參數(shù)自適應(yīng)控制模型的正確性;搭建具有參數(shù)自適應(yīng)特性的后置處理系統(tǒng)原型,并以一個(gè)DXF文件的后置處理為例,驗(yàn)證超短脈沖激光參數(shù)自適應(yīng)控制模型的應(yīng)用方法的可行性。
【圖文】：

距離真正的商品化還有很長(zhǎng)的路要走。一般來(lái)說(shuō)，后置處理過(guò)程主要包括機(jī)床軸運(yùn)動(dòng)求解、非線(xiàn)性誤差校驗(yàn)與修正、進(jìn)給速度校驗(yàn)與修正及格式轉(zhuǎn)換四個(gè)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(yīng)控制功能。在常規(guī)后置處理過(guò)程中增加激光參數(shù)自適應(yīng)控制模塊，將刀位文件轉(zhuǎn)換為具有激光參數(shù)自適應(yīng)控制功能的數(shù)控程序，有利于加工過(guò)程中激光參數(shù)的自適應(yīng)控制，避免激光參數(shù)過(guò)大或過(guò)小導(dǎo)致的材料過(guò)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(duì)超短脈沖激光參數(shù)自適應(yīng)控制及其在后置處理中的應(yīng)用研究，擬通過(guò)三個(gè)步驟展開(kāi)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(yīng)控制模型、設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制模型在后置處理中的應(yīng)用方法。整體研究思路如圖 1-1 所示。

量的自然對(duì)數(shù)ln N 呈線(xiàn)性關(guān)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(dá)式形式。因此，可通過(guò)將多組多脈沖燒蝕孔面積與激光脈沖數(shù)量的自然對(duì)數(shù)代入式(2-19)求出材料累計(jì)系數(shù) ，，再將材料累計(jì)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(dòng)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(dòng)加工過(guò)程，如激光切割。超短脈沖激光移動(dòng)加工過(guò)程可理解為多個(gè)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(diǎn)的中心間距，也表示激光頭在一個(gè)激光脈沖周期下相對(duì)工件的移動(dòng)距離。當(dāng)加工速度為零時(shí)，加工過(guò)程就是多脈沖單點(diǎn)打孔；當(dāng)加工速度大于光斑直徑與脈沖周期之比時(shí)，加工過(guò)程就是單脈沖移動(dòng)多點(diǎn)打孔；當(dāng)加工速度處于兩者之間時(shí)，加工過(guò)程表現(xiàn)為激光切割。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN249;TG665

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2670033