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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
文獻(xiàn)綜述
院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級： 工業(yè)計(jì)算機(jī)方向
學(xué)生姓名： 童 俊 學(xué) 號: 200310621016
2007 年 4 月 10 日
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述評價表
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目
300X400數(shù)控激光切割機(jī)設(shè)計(jì)
綜述名稱
激光加工的技術(shù)水平以及應(yīng)用
評閱教師姓名
喬水明
職稱
講師
評 價 項(xiàng) 目
優(yōu)
良
合格
不合格
綜述結(jié)構(gòu)
01
文獻(xiàn)綜述結(jié)構(gòu)完整、符合格式規(guī)范
綜述內(nèi)容
02
能準(zhǔn)確如實(shí)地闡述參考文獻(xiàn)作者的論點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果
03
文字通順、精練、可讀性和實(shí)用性強(qiáng)
04
反映題目所在知識領(lǐng)域內(nèi)的新動態(tài)、新趨勢、新水平、新原理、新技術(shù)等
參考文獻(xiàn)
05
中、英文參考文獻(xiàn)的類型和數(shù)量符合規(guī)定要求，格式符合規(guī)范
06
圍繞所選畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目搜集文獻(xiàn)
成績
綜合評語：
評閱教師（簽字）：
年 月 日
文獻(xiàn)綜述：
數(shù)控激光加工的技術(shù)水平以及應(yīng)用
摘 要：作為 20 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志和現(xiàn)代信息社會光電子技術(shù)的支柱之一，激光技術(shù)(Laser Technology)和激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到世界先進(jìn)國家的高度重視。數(shù)控化和綜合化把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動化的工件定位相結(jié)合，形成研制和生產(chǎn)加工中心，已成為激光加工(Laser Processing)發(fā)展的一個重要趨勢。
關(guān)鍵詞：數(shù)控；激光加工(Laser Processing)；水平；應(yīng)用
前 言: 激光被譽(yù)為二十世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，它剛一問世就引起了材料科學(xué)家的高度重視。1971年11月，美國通用汽車公司率先使用一臺250W CO2激光器進(jìn)行利用激光輻射提高材料耐磨性能的試驗(yàn)研究，并于1974年成功地完成了汽車轉(zhuǎn)向器殼內(nèi)表面（可鍛鑄鐵材質(zhì)）激光淬火工藝研究，淬硬部位的耐磨性能比未處理之前提高了10倍。這是激光表面改性技術(shù)的首次工業(yè)應(yīng)用。多年以來，世界各國投入了大量資金和人力進(jìn)行激光器、激光加工設(shè)備和激光加工對材料學(xué)的研究，促使激光加工得到了飛速發(fā)展，并獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。如今在中國，激光技術(shù)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍工以及人們的現(xiàn)代生活中得到廣泛的應(yīng)用，并且正逐步實(shí)現(xiàn)激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，國家也將其列為“九五”攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。
一、激光技術(shù)(Laser Technology)概述
激光加工技術(shù)是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術(shù)。激光加工技術(shù)是涉及到光、機(jī)、電、材料及檢測等多門學(xué)科的一門綜合技術(shù)，它的研究范圍一般可分為：
1．激光加工系統(tǒng)。包括激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、加工機(jī)床、控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)。
2．激光加工工藝。包括切割(laser beam cutting)、焊接(Laser Welding)、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微調(diào)等各種加工工藝。
目前已成熟的激光加工技術(shù)包括：激光快速成形技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打標(biāo)技術(shù)、激光去重平衡技術(shù)、激光蝕刻技術(shù)、激光微調(diào)技術(shù)、激光存儲技術(shù)、激光劃線技術(shù)、激光清洗技術(shù)、激光熱處理和表面處理技術(shù)。
二、激光加工技術(shù)的應(yīng)用
激光加工應(yīng)用領(lǐng)域中，CO2激光器以切割和焊接應(yīng)用最廣，分別占到70％和20％，表面處理則不到10％。而YAG激光器的應(yīng)用是以焊接、標(biāo)記（50％）和切割（15％）為主。在美國和歐洲CO2激光器占到了70~80％。我國激光加工中以切割為主的占10％，其中98％以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范圍內(nèi)，而以熱處理為主的約占15％，大多數(shù)是進(jìn)行激光處理汽車發(fā)動機(jī)的汽缸套。這項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和社會效益都很高，故有很大的市場前景。
在汽車工業(yè)中，激光加工技術(shù)充分發(fā)揮了其先進(jìn)、快速、靈活地加工特點(diǎn)。如在汽車樣機(jī)和小批量生產(chǎn)中大量使用三維激光切割機(jī)，不僅節(jié)省了樣板及工裝設(shè)備，還大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；激光束在高硬度材料和復(fù)雜而彎曲的表面打小孔，速度快而不產(chǎn)生破損；激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝，日本Toyota已將激光用于車身面板的焊接，將不同厚度和不同表面涂敷的金屬板焊接在一起，然后再進(jìn)行沖壓。雖然激光熱處理在國外不如焊接和切割普遍，但在汽車工業(yè)中仍應(yīng)用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器、齒輪等零部件的熱處理。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合，派生出激光快速成形技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)不僅可以快速制造模型，而且還可以直接由金屬粉末熔融，制造出金屬模具。
到了80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和標(biāo)記等方面發(fā)揮了越來越大作用。通常認(rèn)為YAG激光器切割可以得到好的切割質(zhì)量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。隨著YAG激光器輸出功率和光束質(zhì)量的提高而被突破。YAG激光器已開始擠進(jìn)kw級CO2激光器切割市場。YAG激光器特別適合焊接不允許熱變形和焊接污染的微型器件，如鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等。YAG激光器打孔已發(fā)展成為最大的激光加工應(yīng)用。
目前，國外激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光打孔的迅速發(fā)展，主要體現(xiàn)在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高達(dá)30~50kw，打孔用的脈沖寬度越來越窄，重復(fù)頻率越來越高，激光器輸出參數(shù)的提高，很大程度上改善了打孔質(zhì)量，提高了打孔速度，也擴(kuò)大了打孔的應(yīng)用范圍。國內(nèi)目前比較成熟的激光打孔的應(yīng)用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產(chǎn)及手表寶石軸承的生產(chǎn)中。YAG 激光器的重復(fù)頻度已達(dá) 2000 次 / 秒，二極管陣列泵浦的 Nd ： YAG 激光器的平均維修時間已從原來的幾百小時提高到 1 ～ 2 萬小時。
隨著激光與材料的相互作用的進(jìn)一步研究，激光加工技術(shù)也必將廣泛的應(yīng)用在柔性制造系統(tǒng)上。?實(shí)現(xiàn)激光加工的柔性系統(tǒng)化主要指激光加工頭能靈活機(jī)動地引導(dǎo)激光束到達(dá)零件的待加工位置。從激光加工機(jī)床所能加工零件的復(fù)雜程度看，又分平面二維和空間三維激光加工，大功率激光三維加工是未來激光加工的方向的發(fā)展方向，為了實(shí)現(xiàn)激光加工的靈活性，三維激光必須采用運(yùn)動光學(xué)系統(tǒng)。大功率三維YAG激光加工系統(tǒng)通常采用機(jī)器人(或機(jī)器手)配合光導(dǎo)纖維進(jìn)行光束傳輸，由機(jī)器人挾持著激光頭完成各種運(yùn)動，激光則通過光導(dǎo)纖維傳送到激光加工頭處，到達(dá)工件表面，這種加工系統(tǒng)中，光束的傳輸和聚焦特性不受加工位置的影響。
三、目前激光加工技術(shù)研究開發(fā)的重點(diǎn)可歸納為：
1、新一代工業(yè)激光器研究，目前處在技術(shù)上的更新時期，其標(biāo)志是二極管泵浦全固態(tài)激光器的發(fā)展及應(yīng)用；
2、精細(xì)激光加工，在激光加工應(yīng)用統(tǒng)計(jì)中微細(xì)加工1996年只占6％，1997年翻了一倍達(dá)12％，1998年已增加到19％；
3、加工系統(tǒng)智能化，系統(tǒng)集成不僅是加工本身，而是帶有實(shí)時檢測、反饋處理，隨著專家系統(tǒng)的建立，加工系統(tǒng)智能化已成為必然的發(fā)展趨勢。
激光技術(shù)在我國經(jīng)過30多年的發(fā)展，取得了上千項(xiàng)科技成果，許多已用于生產(chǎn)實(shí)踐，激光加工設(shè)備產(chǎn)量平均每年以20％的速度增長，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造、提高產(chǎn)品質(zhì)量解決了許多問題，如激光毛化纖技術(shù)正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣，將改變我國汽車覆蓋件的鋼板完全依賴進(jìn)口的狀態(tài)，激光標(biāo)記機(jī)與激光焊接機(jī)的質(zhì)量、功能、價格符合國內(nèi)目前市場的需求，市場占有率達(dá)90％以上。
四、存在的主要問題：
1、科研成果轉(zhuǎn)化為商品的能力差，許多有市場前景的成果停留在實(shí)驗(yàn)室的樣機(jī)階段；
2、激光加工系統(tǒng)的核心部件激光器的品種少、技術(shù)落后、可靠性差。國外不僅二級管泵浦的全固態(tài)激光器已用于生產(chǎn)過程中，而且二級管激光器也被應(yīng)用，而我國二極管泵浦的全固態(tài)激光器還處在剛開始研究開發(fā)階段。
3、對加工技術(shù)的研究少，尤其對精細(xì)加工技術(shù)的研究更為薄弱，對紫外波激光進(jìn)行加工的研究進(jìn)行的極少。
4、激光加工設(shè)備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差，難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。
結(jié)束語：激光束具有單色性好、能量密度高、空間控制性和時間控制性良好等一系列優(yōu)點(diǎn) , 目前它已廣泛應(yīng)用于材料加工等領(lǐng)域。激光加工的行業(yè)包括汽車制造、航天航空、電子、化工、包裝、醫(yī)療設(shè)備等。與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)相結(jié)合 , 激光加工技術(shù)已成為工業(yè)生產(chǎn)自動化的關(guān)鍵技術(shù) , 擁有普通加工技術(shù)所不能比擬的優(yōu)勢。例如激光加工為非接觸式加工、速度快、無噪聲、可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜形狀的高精度加工目的 , 且無通常意義上的 " 刀具 " 磨損 , 無需更換 " 刀頭" ?？梢灶A(yù)見，隨著激光技術(shù)的發(fā)展與完善，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)中將發(fā)揮巨大作用。由上述文字我們可以發(fā)現(xiàn)激光加工與柔性制造系統(tǒng)有很好的相容性，把兩者結(jié)合起來形成激光柔性加工系統(tǒng)，在彼此相互配合良好的條件下肯定會收到非凡的效果并取得良好的收益。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]朱曉春 主編，《數(shù)控技術(shù)》， 機(jī)械工業(yè)出版社；2001
[2]藍(lán)信鉅 等編著，《激光技術(shù)》，科學(xué)出版社；2005
[3]司徒忠 主編，《機(jī)械工程專業(yè)英語》，武漢理工大學(xué)出版社；2001.7
[4]激光加工國家工程研究中心，主管部門：國家教育部
[5]楊洗陳 李會山等，激光再制造技術(shù)及其工業(yè)應(yīng)用，天津工業(yè)大學(xué)激光技術(shù)研究所
[6]劉雅靜，特種加工方法的內(nèi)容和趨勢，北京航空航天大學(xué)工程訓(xùn)練中心先進(jìn)制造部