一、數(shù)控激光加工機(jī)床概述
    GFTC-4000數(shù)控激光加工機(jī)床此機(jī)床采用最新激光技術(shù)適用于對各種軸類、盤類、矩形零件、異形零件、以及齒輪齒面的表面淬火、熔凝、熔覆、及合金化工作。
    激光加工是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁沽慵�表層快速加熱，快速冷卻或快速融化在不引起材料基體發(fā)生變化的同時(shí)使工件表層的組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能發(fā)生明顯變化，達(dá)到提高零件機(jī)械性能的一種高新技術(shù)。因激光表面加工的目的不同，又把它分為四類主要技術(shù)1)激光(相變)淬火技術(shù):2)激光熔凝技術(shù)3)激光熔覆技術(shù)4)激光合金化技術(shù);其中激光(相變)淬火技術(shù)和激光熔凝技術(shù)與傳統(tǒng)的感應(yīng)淬火目的相同。激光熔覆和激光合金化技術(shù)與傳統(tǒng)的噴焊、堆焊目的相同。因此激光表面加工是繼傳統(tǒng)表面熱處理工藝后.近年來開始應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的一門高新學(xué)科。
    本機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式主要由縱橫梁的三維直線運(yùn)動(dòng)、床頭箱主軸帶動(dòng)工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和園工作臺(tái)的分齒運(yùn)動(dòng)而組成五軸三聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
    本機(jī)床主要由龍門部分、床頭箱、尾座、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、基座平板、激光發(fā)生器、光路和聚焦系統(tǒng)、冷水機(jī)組、數(shù)控系統(tǒng)等組成。三維直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為:Y軸(縱向)、X軸(橫向)、Z軸(豎向)的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)聚焦系統(tǒng)相對基座平板作激光的三維直線掃描�；�座平板上的床頭箱(或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)B軸)帶動(dòng)工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各軸的運(yùn)動(dòng)合成完成激光束對于工件表面的各種掃描運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)激光對各種零件表面的處理。
    本機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)采用西門子公司的802D系統(tǒng)縱向、橫向、及豎向均采用滾珠絲杠直線滾動(dòng)導(dǎo)軌傳動(dòng)均由西門子1FK6伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
二、主要性能、特點(diǎn)
    1.激光加工機(jī)床的特點(diǎn)是能量消耗低。電力總消耗在40-60KW間。而現(xiàn)在一般大量采用的是傳統(tǒng)的高中頻表面淬火設(shè)備功率是100KW  200KW.甚至500K W
    2材料表面的高速加熱和高速自冷使金屬表面迅速被強(qiáng)化激光硬化處理后工件表面硬度高通常比常規(guī)淬火硬度高15--20%。可獲得極細(xì)的硬化層組織。硬化層深度通常0.3-0 7MM。采用大功率的激光器硬化層深度可達(dá)1-2MM.
    3可以對形狀復(fù)雜的零件和不能用其它常規(guī)方法處理的零件進(jìn)行局部硬化處理，比如具有溝槽的零件、形狀復(fù)雜的曲面。同時(shí)也可以根據(jù)需要在同一零件的不同部位進(jìn)行不同激光硬化處理。更適合其它熱處理方法無法勝任的管孔、深溝、微區(qū)、夾角和刀具刃口等局部區(qū)域的硬化。
    4激光硬化靠熱量由表及里的傳導(dǎo)自冷無需冷卻介質(zhì)。無需中高頻淬火方法使用的各種感應(yīng)圈。
    5、由于激光加熱速度快淬火應(yīng)力及變形小。一般認(rèn)為激光硬化處理幾乎不產(chǎn)生變形。而且相變硬化可以使表面產(chǎn)生大于4000Mp。的壓應(yīng)力還有助于提高零件的疲勞強(qiáng)度。由于加熱變形很小，可以減少普通方法表面淬火因變形問題增加的很多不必要的加工工序。

三、主要技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)
 1.技術(shù)指標(biāo)
    C02橫流激光發(fā)生器:激光發(fā)生系統(tǒng)由C02橫流激光發(fā)生器、激光器主電源柜、真空泵、熱藕真空計(jì)、數(shù)字式微壓機(jī)等系統(tǒng)組成。
    額定輸出功率5KW
    輸出激光功率可調(diào)范圍0.5-5KW
    輸出功率穩(wěn)定性≤±3%
    電光轉(zhuǎn)換效率≥15%
    工作氣體C02. N2. He
    最大耗電功率≤60K W

2.數(shù)控軸基本參數(shù)
    縱向(Z軸)最大行程4000mm
    橫向(X軸)最大行程2500mm
    豎向(Y軸)最大行程1OOOmm
    X、Y、Z三軸運(yùn)動(dòng)軸線的定位精度在任意1 OOOmm測量長度上為0. 05mmo
    X、丫、Z三軸運(yùn)動(dòng)軸線的重復(fù)定位精度為0.03mm.
 2.1.數(shù)控軸進(jìn)給參數(shù)
    縱向(Z軸)快速6000mm/min
    橫向(X軸)快速6000mm/min
    豎向(Y軸)快速6000mm/min
    縱向(Z軸)進(jìn)給范圍1-6000mm/min
    橫向(X軸)進(jìn)給范圍1-6000mm/min
    豎向(Y軸)進(jìn)給范圍1-6000mm/min
2.2床頭箱
    主軸轉(zhuǎn)速范圍。1-20r/ min
    主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)無級
    主軸中心高800mm
    頂尖間最大重量3000kg
 2.3.回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

    回轉(zhuǎn)工作臺(tái)直徑(帶T形槽)} 2000mm
    回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)速范圍0.04-0.13r/min
    回轉(zhuǎn)工作臺(tái)承重6000kg

3.外光路系統(tǒng)
   外光路系統(tǒng)由電控氣動(dòng)光閘、激光功率顯示儀、準(zhǔn)直、傳輸、聚焦等系統(tǒng)組成。電控氣動(dòng)光閘關(guān)斷時(shí)間0.5秒吸光體承受最大功率≤10KW p激光功率顯示儀最大激光功率檢測1 OK W。配置與數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)匹配的若干組反射鏡轉(zhuǎn)折鏡，聚焦鏡及掃描鏡。其中聚焦鏡(進(jìn)口)根據(jù)甲方需要配置。而且匹配若干組反射鏡、轉(zhuǎn)折鏡及掃描鏡。

4.數(shù)控系統(tǒng)

    數(shù)控系統(tǒng)采用SIEMENS   802D系統(tǒng)，所含功能包括以下內(nèi)容:①中文界面具有狀態(tài)信息自診斷.報(bào)警故障查詢等功能②具有狀態(tài)狀態(tài)信息、位置、程序、報(bào)警信息、操作等顯示功能; MDI功能;④具有手動(dòng)、MDA、自動(dòng)、回參考點(diǎn)、增量等操作方式⑤國際通用G指令M輔助指令可在線編程具有參數(shù)編程、輪廓編程、子程序調(diào)用功能;⑥系統(tǒng)配置SIEMENS公司提供的全套完整的數(shù)字指令功能;

5.制冷機(jī)組(雙溫)

    制冷機(jī)組為激光器和外光路系統(tǒng)冷卻提供理想的冷水源該系統(tǒng)配有數(shù)顯自動(dòng)溫控系統(tǒng).自動(dòng)顯示并控制激光器和外光路系統(tǒng)的溫度。選用進(jìn)口全封閉壓縮機(jī)。水箱、水泵閥門及硬管路(水管)均為不銹鋼。同時(shí)具有水壓及水箱液壓異常、斷水、過熱和缺相過載報(bào)警防凍等安全保護(hù)措施。獨(dú)特的模塊設(shè)計(jì)方便安裝、調(diào)試、使用和維護(hù)。

四、采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
    1.GB9061-88《金屬切削機(jī)床通用技術(shù)條件》
    2.GB/T5226 1-1996《機(jī)械工業(yè)電氣設(shè)備第一部分:通用技術(shù)條件》
    3.GB15760-95《金屬切削機(jī)床安全防護(hù)通用技術(shù)條件》
    4. GB/T!7421 .1-1999《機(jī)床檢測通則第一部分無負(fù)荷或精加工條件下機(jī)床的幾何精度》
    5.GB/T16769-1997 《金屬切削機(jī)床噪聲聲壓級的測定》
    6.JB/T9873-1999《金屬切削機(jī)床焊接件通用技術(shù)條件》
    7.JB/T9874-1999《金屬切削機(jī)床裝配通用技術(shù)條件》
    8 .GB/T18683-2002((鋼鐵件激光表面淬火》
    9. Q/QZJ5975-2003  ((GFTC-4000數(shù)控激光加工機(jī)床精度檢驗(yàn)》
    10. Q/QZn75-2003 ((GFTC-4000數(shù)控激光加工機(jī)床技術(shù)條件》

五、推廣應(yīng)用前景
    本機(jī)床的技術(shù)開發(fā)為軍工、冶金、機(jī)械、汽車、石油、化工、模具等行業(yè)提供工業(yè)大型技術(shù)裝備。該機(jī)床已于2004年5月研制成功8月在湖北江山機(jī)械廠安裝調(diào)試并交付使用。2004-2005年間我公司又為武漢華工激光公司配套生產(chǎn)激光加工數(shù)控機(jī)床二臺(tái)。
    數(shù)控激光加工機(jī)床的制造和激光加工技術(shù)有其獨(dú)特的應(yīng)用前景。例如:大型零件表面淬火和裂紋的修補(bǔ):大型零件小面積缺陷的修補(bǔ);重載高硬度高耐磨零件表面的熔覆一層合金，如重型車床的頂尖的尖部熔覆1mm硬質(zhì)合金可以顯著提高頂尖的壽命和整臺(tái)機(jī)床的精度保持性。如機(jī)床床身導(dǎo)軌表面的淬火和缺陷的修復(fù)、大型軸類零件直徑磨損后缺陷的修補(bǔ)。如我們省內(nèi)電廠、鋁廠煤礦銅礦、鐵路機(jī)車的大型曲軸等一些大型零件的磨損后修復(fù)加工西寧鋼廠所用軋輥在45號鋼的基材表面上熔覆一層2mm深的含鉆基碳化鎢合金可以比原來的軋輥壽命及出鋼量提高兩倍以上熔覆層磨完以后在熔覆上一層即軋輥可以永久性使用。數(shù)控激光加工機(jī)床幾乎可以解決金屬表面熱處理的所有問題.只是加工工藝要不斷的摸索、探討，實(shí)驗(yàn)。
    數(shù)控激光加工機(jī)床的研制成功不但能滿足軍工、冶金、汽車船舶、石油化工、機(jī)械、模具刀具等行業(yè)需要，促進(jìn)這些行業(yè)的發(fā)展而且已填補(bǔ)我國機(jī)床生產(chǎn)行業(yè)大型、大功率數(shù)控激光加工機(jī)床的空白并成功的將民用激光技術(shù)應(yīng)用于軍工領(lǐng)域。故該產(chǎn)品具有較好的發(fā)展前景。
    可以預(yù)言激光加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用.必將加速我國重工業(yè)整體制造水平的提高。