激光焊接机五大组成模块讲解讲解

激光焊接机五大组成模块讲解

1、设备整体介绍：

激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短的时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。TY-LF-260型激光焊接实训机采用恒流脉冲式激光电源、灯泵浦Nd:YAG固体激光器、进口三菱PLC运控系统和高精度二维执行机构等核心模块组成。产品整机一体化机身结构，有功能集成度高、操作人性化设计、传动系统稳定、焊接加工效率高等特点，可完成电子、机械器件焊接加工，广泛应用于航天、通讯、电子、汽车制造等加工制造类行业。

2、激光焊接机五大组成模块的作用及介绍：

（1）光学系统是激光焊接设备的核心部分，由灯泵浦Nd:YAG固体激光器、谐振腔模块、激光指示定位系统、扩束系统和聚焦系统组成。激光输出的好坏直接影响到激光焊接加工效果，因此激光器及整机激光光路的调试方法是学习阶段和实际应用当中必须掌握的技能。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中光学系统的组成及工作原理，各光学器件的结构与调试方法。

◆激光器：焊接设备激光器为灯泵浦Nd:YAG固体激光器，由激光金属腔、泵浦氙灯和

Nd:YAG激光晶体组成。其中激光金属腔为上下分体式全腔水冷式结构，全镀金面反射瓦块，光学反射率高，有助于激光反射集中，输出光束能量强；激光器泵浦源为强亮度高压氙灯，脉冲式出光激励激光晶体产生激光，使用寿命长；激光器工作物质为Nd:YAG 激光晶体。

◆谐振腔：激光设备中光学谐振腔指的是全反膜片镜架和半反膜片镜架之间的组成区

域，当然其中包含激光腔体；谐振腔是产生激光不可或缺的重要部分，通常谐振腔的长度直接影响到激光输出的光束质量及功率能量的大小；对于激光设备而言，谐振腔的最佳长度一般在≥4倍的激光器腔长的距离（例：激光腔体有效腔长为130mm，则谐振腔的长度为≥520mm较为合适；具体效果以实际应用情况为准）。

◆基准光定位系统：基准光是激光光路调试及加工应用当中的重要部分，激光设备当中

一般会采用波长为635nm-650nm的红光点状激光器作为光学基准定位，此激光器定位精准，且输出功率小，光束集中不易发散，作为激光设备整体光路调整及加工的指示定位光，实际应用效果极佳。

◆扩束系统：激光焊接设备中的扩束系统采用的是2.5倍的光学扩束镜，扩束镜通过将

主光路输出的激光束进行准直、扩束后，可将原有的输出激光光斑扩大至原来的2.5倍，使之光束模式更好，能量更为集中；准直之后的激光束经过聚焦后可得到能量更为集中的精细光斑。

◆聚焦系统：激光焊接设备中的聚焦系统是由45°导光反射镜、聚焦镜片、调焦输出筒

和吹气组件所组成；经过准直扩束后的激光光束先经过45°导光反射镜，被折射到加工平台，再由聚焦镜片将激光束聚焦到能量最为集中的状态进行焊接加工；调焦输出筒和吹气组件是在实际焊接应用中起到焦距调整和辅助气体保护的作用。

（2）控制系统是激光焊接设备的重要部分，由控制器模块、控制电路、功能控制面板、等组成。此系统完成激光设备的逻辑功能控制、电气控制及电器电压输出、执行程序编辑、自动加工应用等功能。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中电气控制系统的组成及工作原理，各电子元器件的结构与调试方法。

◆控制器模块：激光焊接设备中的控制器部分是整个电气控制电路中的核心器件，一般

采用三菱Fx2n-20GM型PLC微型电脑控制器、SMC-6480型运动控制器等型号的控制器；

此类控制器功能强大，能够完成整机执行程序的编辑及逻辑控制和整机自动加工，一般

可完成2轴—4轴联动控制功能，通过参数调试可使整机执行机构运行为最佳匹配状态；控制器输入和输出端口多，可进行多功能扩展，配合设计出更为复杂且功能强大的电路。

◆控制电路：激光焊接设备中的控制电路包含众多电器控制设计，电路应用中的电子元器件包括开关电源（功能：输入AC 220V电压，开关电源输出DC 5V/24V电压，为其他电器提供弱电控制电压）、继电器（功能：继电器具有控制系统和被控制系统之间的互动关系，实际上是用小电流控制大电流运作的一种“自动开关”；在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用）、电磁阀（功能：输入DC 24V电压，控制电磁阀的通断，完成对激光设备气路的控制作用）、指示灯（功能：照明指示作用）等电器；整体电路将各种电器元件串为一体，通过功能输出控制，使操作者达到控制激光设备各个功能环节的目的。

◆功能控制面板：激光焊接设备中的主要操作界面，通过操作功能控制面板，可完成设备各种功能的手动及自动操作；面板由钥匙开关、急停开关（功能：设备电源开关）、按键开关（功能：见后续详解）和十字方向摇杆（功能：控制执行机构2维方向控制）组成。

◆按键开关功能：开机—设备开机通电

前推—辅助夹具开关下压—辅助夹具开关送料—辅助夹具开关

激光—激光输出开关红光—红光指示光开关

驱动—驱动电路及执行机构上电开关脱机—电机系统断电开关

程控—设备待自动状态开关程序—执行自动程序开关暂停—停止自动程序开关照明—照明指示灯开关

（3）运动系统：运动系统和控制电路组成激光设备整体执行运控部分，运动系统是由步进电机、电机驱动器、2维直线导轨式工作平台组成。运动系统调试是否稳定，电机运动参数是否匹配，直接影响到实际激光加工应用当中的加工效果。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中运动系统的组成及工作原理，各执行机构及机械部分的结构与调试方法。

◆步进电机：整体运动系统中的运动执行电器，通过给电机发送脉冲信号，使电机按照既定的参数速度运转，拖动工作台运动达到2维运动的效果。

◆电机驱动器：给步进电机供电并根据设定参数对其发送脉冲信号，使电机按照既定参数运转。

◆2维工作台：由X,Y两轴直线导轨式工作台构成2维运动执行机构，通过运动控制器制定的程序，控制执行电机拖动工作台完成任何2维图形的运动。

（4）激光电源：激光电源是激光焊接设备的核心部分，由一层主控电源、两层供电电源和电源控制设置面板组成。激光电源部分通过设置内部电流、脉宽和频率的参数匹配达到对激光输出效果的控制。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中电源系统的组成及工作原理，各电源内部组成器件的结构与调试方法。

（5）冷却系统：冷却系统是激光焊接设备运行的基本保障，一般由内循环水路系统和外部水冷机组组成。内循环水路系统起到过滤激光设备水路循环杂质、净化水质、平衡温度、水路系统保护等作用；外部水冷机组通过压缩机运行降低激光设备内部水温。通过对此模块的仿真实训，可以使学员全方位了解激光焊接设备中冷却系统的组成及工作原理，水冷循环部分的结构与调试方法。