1 問題的提出

　　通過采用聚焦極好的千瓦級CO2激光可大大提高焊接的速度。與(yu) 此有關(guan) 的對傳(chuan) 統激光加工機動力學方麵的高要求隻有少數激光裝置能滿足。尤其是嚴(yan) 重彎曲的軌道運動，如小尺寸部件結構的加工更成問題。

　　即使是動力學最佳的激光機，如以線性運作的二維切割設備在切割10 mm 直徑的圓結構時也隻能得到約20 m/min 的軌道速度。曲率半徑較小的軌道結構隻能降低精度或減小速度進行。

　　2 解決(jue) 的途徑

　　替代和補充傳(chuan) 統激光加工機普通的卡笛兒(er) 式或交鏈式軸係的方法是采用使激光束在工件上移動的光束偏轉係統。用該係統替代常用焊接和切割頭時，操作係統(龍門吊或工業(ye) 機械手)隻能承擔對部件的基本定位和加工頭的作用，實際操作進量由加工頭中轉動的光束偏轉係統反射鏡來實現。由於(yu) 該偏振鏡質量輕，這種光束轉動即使在很高的推進速度(600 m/min) 時也特別精確。

　　這種光束偏轉係統目前主要用於(yu) 激光標記或低激光功率(幾百瓦)的焊接。這裏激光束通過透鏡聚焦，由兩(liang) 個(ge) 相互垂直、通過電流計掃描器驅動的偏振鏡移動光束聚焦在工件上。偏轉係統的結構和操作原理不僅(jin) 確定了偏轉係統與(yu) 部件間的距離，還確定了最大可達工作範圍。因為(wei) 焦點在一個(ge) 環形麵上移動，這在原理上決(jue) 定了像差的出現。這與(yu) 待加工外形的尺寸，即所需激光束的偏轉角有關(guan) ，可能限製使用範圍。采用平場透鏡可避免這種像差，可在確定的工作場所用恒定光束強度加工平麵工件。

　　由於(yu) 采用透鏡光學件和掃描反射鏡，商用光束偏轉係統的供應商將可傳(chuan) 輸的激光功率限製在幾百瓦，而對於(yu) 機械製造中通常的毫米級焊深來說，則需幾幹瓦功率的激光。

　　3 高功率激光的光束偏轉係統

　　夫朗和費材料-射柬技術研究所為(wei) 此研製一種光束偏轉係統，用於(yu) 激光功率高至4kW 的CO2 激光加工時。這有助於(yu) 將高技術可實現的加工進給速度化為(wei) 工業(ye) 應用。

　　加工係統由具有電流計掃描器的光束偏轉單元和具有拋物麵鏡的聚焦係統組成，該拋物麵鏡可以通過附加反射鏡完成動態焦點跟蹤。於(yu) 此產(chan) 生一種硬件基本塊形成模件式PC卡的控製和特種加工任務的控製程序，該係統還采用光束監控附加部件加以完善。此外，為(wei) 了傳(chuan) 輸高功率激光，對所有光學部件都進行冷卻。 

　　4 應用實例

　　替代軸運動係統的一個(ge) 例子是用一維光束偏轉的小部件激光點焊，這裏激光功率和脈衝(chong) 序列同時得到控製。自1977 年以來工業(ye) 部門流行的加工中已實現500 ms 內(nei) 16個(ge) 焊接點。於(yu) 是在一個(ge) 多站加工台上可將8個(ge) 圓形彎曲板條焊成一個(ge) 環。每年這類焊件數約2000 萬(wan) 。 

　　另一可望成功的應用領域是將螺帽、管腳、管子等焊入組合部件。焊接時間約100ms。這裏，需要用傳(chuan) 感器控製確定下一待焊管的位置，以免由於(yu) 位置公差使整個(ge) 部件扭曲。

　　原則上，圖形加工的軌跡，尤其是加工小直徑時，用其他係統也可達到，但采用光束偏轉係統可以幾乎是無限製地實現加工形狀的多樣化。因為(wei) 對於(yu) 光束偏轉係統來說，與(yu) 傳(chuan) 統運動係統的不同在於(yu) ，在焊縫產(chan) 生的過程中要保持恒定的進給速度，待加工的幾何尺寸不起重要作用，相反加工頭與(yu) 部件的精確定位倒是重要的。