English summary
Laser processing in machinery manufacturers area have a prospects development. In this paper are introduce laser processing machinery in the field of application. Simple introduction laser processing development in statute . Description 4-axis laser processing system design method . Demonstration every part of the system. checking important part of the system of motors, leadscrew and bearings . I believe 4-axis laser processing system will be apply in automobile manufacturing , aerospace, ceramics processing in th future .
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Laser processing 4-axis laser processing system
二、激光在机械加工领域中的应用
自1960年美国科学家梅曼研制出第一台红宝石激光器，随着世界科技与经济发展的需要．激光技术有了迅速发展，尤其近十几年来的发展更为迅速，从而也极大地促进了激光加工技术的更广泛应用。激光与普通光相比有4个特性，即：单色性(单一波长)、相干性、方向性和高光强。激光束易于传输．其时间特性和空间特性可以分别控制，经聚焦后可得到极小的光斑，具有极高功率密度的激光光束可以熔化、气化任何材料，也可进行局部区域的精密快速加工。加工过程中输入工件的热量小，热影响区和热变形小 加工效率高．易于实现自动化。激光技术是一门综合性高新技术．涉及光学、机械学、电子学等学科。同样，激光加工设备也涉及到众多学科．因而决定了它的高科技性和高收益率。纵观国际和国内激光应用场情况．经过多年来的研究开发和完善，当代的激光器和激光加工技术与设备已相当成熟，形成系列激光加工工艺。此外各种新的激光加工工艺还在不断涌现，从国际范围的实际应用比例来看，激光加工主要用于切割、焊接、表面处理、打标和打孔等。二文和三文激光切割占激光应用的65％ ，激光焊接占2O％左右冷箭利右 激光打孔、打标占1O％ 以下。而激光表面处理 包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等 仅占5％左右。从国内激光加工技术的发展和应用来看 已有越来越多的用户认识到激光加工独特的优异性能和高柔性、高效率。目前 在航空航天领域、汽车制造业、开关行业、齿轮行业、铁路机车制造业和金属材料加工行业都早已普及了激光技术。
1 激光切割的特点及应用
激光切割是当前各国应用最多的激光加工技术，在国外许多领域，例如，汽车制造业和机床制造业都采用激光切割进行钣金零部件的加工。随着大功率激光器光束质量的不断提高，激光切割的加工对象范围之广，几乎包括了所有的金属和非金属材料。例如，可以利用激光对高硬度、高脆性、高熔点的材料．进行形状复杂的三文立体零件切割，这也正是激光切割的优势所在。
2 激光切割的主要优点
（1）激光切割为非接触光学热加工，被誉为 永不磨损的万能工具”。工件可以进行任意形式的紧密排料或套裁，使原材料得到充分利用。由于是非接触加工，加工后的零件没有任何形变。
（2）激光切割的效率高。以1 mm厚的铝合金板为例，切割速度可达40 m／min。高效率使得单件加工成本成几何级数地降低，甚至低于传统加工方法。
（3）激光切割无需刀具和模具。在计算机控制下，可直接实现二文、三文上任意形状的板类和壳体类零件的柔性加工，特别适用于新产品研制开发阶段的多品种、小批量的钣金类零件的加工，可省去费用很高的模具设计、制造费．极大地缩短生产周期。
3 激光焊接的特点及应用
激光焊接是一种高速度、非接触、变形极小的焊接方式，非常适合大量而连续的在线加工。随着激光设备和加工技术的发展，激光焊接能力也在不断增强。目前，使用4 kW 的激光器焊接1 mm的板材，焊接速度高达2O m／ml nl例如，汽车行业的轿车箱底的大板拼接焊接工作等。激光焊接的方式主要有传导焊和穿透焊两种。目前，全球的激光应用主要以穿透焊为主。激光焊接是激光材料加工激光器TLF2700HQ技术应用的重要方面之一。
4 激光焊接的优势
最早获得”国家激光试验室”称号的是武汉法利莱公司其生产的激光焊接机与其他焊接技术比较，主要优点是：
（1）激光焊接速度快 焊缝深宽比很大(可达5～10)，变形小。
（2）极适合于精密件、箱体件和有密封要求焊接件的加工。激光束经聚集后可获得很小的光斑，且能精密定位 可应用于大批量自动化生产，不仅生产效率大大提高 且热影响区小焊点无污染 大大提高了焊接的质量。
（3）激光焊缝机械性能好，一般焊缝的机械性能均强于母材。
（4）焊接时．无需屏蔽或真空环境 对工业化规模生产意义很大。
（5）通过激光送丝焊接和激光送粉焊接等新工艺技术，实现激光产业化应用，并开拓了激光焊接的应用领域。
（6）可焊接难以接近的部位，实施非接触远距离焊接。尤其是近几年来 在YAG激光加工技术中采用了光纤传输技术使激光焊接技术获得了更广泛的推广与应用。
总之，激光焊接有如下优势：高强度，超长寿命：高焊接速度，效率高；搭接接口工艺简单，废品率低；低定位精度适于产业化生产。主要应用于军工企业、食品工业、化学工业石化工业。
5 激光表面处理
激光表面处理是采用大功率密度的激光束，以非接触性的方式加热材料表面，借助于材料表面本身传导冷却，来实现其表面改性的工艺方法。它在材料加工中的优点如下：
(1)能量传递方便，可以对被处理工件表面有选择的局部强化：
(2)能量作用集中，加工时间短，热影响区小，激光处理后，工件变形小；
(3)处理表面形状复杂的工件，而且容易实现自动化生产线；
(4)改性效果比普通方法更显著，速度快，效率高，成本低；
(5)通常只能处理一些薄板金属，不适宜处理较厚的板材；
(6)由于激光对人眼的伤害性影响工作人员的安全，因此要致力于发展安全设施。
三、在工业领域中应用的激光器
1965年研制出用于厚膜组件引线焊接的红宝石激光焊接机，七十年代中研制出用于钟表轴承加工的激光打孔机。二十多年来相继研制成功激光焊接机、激光微调机、激光划片机、激光标记机等激光加工系统和脉冲、声光调Q、连续Nd：
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