激光振鏡焊接及激光切割快速切換一體機(jī)，可在輪轂電機(jī)生產(chǎn)中用一臺(tái)機(jī)器實(shí)現(xiàn)焊接、切割功能，提升工藝良率，降低成本。

輪轂電機(jī)被一部分人認(rèn)為是新能源汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最佳解決方案，其最大的特點(diǎn)就是將驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，省略了離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器、分動(dòng)器等傳動(dòng)部件。輪轂電機(jī)很有可能顛覆汽車零部件產(chǎn)業(yè)格局。輪轂電機(jī)上的整流子跟銀片的融合用的是激光焊接，銀帶分割成銀片需要用到激光切割。

輪轂電機(jī)整流子與銀片焊接及銀片切割方法

目前，市場(chǎng)上常用的輪轂電機(jī)整流子與銀片焊接以及銀片切割工藝方法主要有如下幾種。

（1）使用獨(dú)立的兩臺(tái)激光設(shè)備

即使用一臺(tái)激光焊接機(jī)和一臺(tái)激光切割機(jī)。在激光切割設(shè)備上，人工上料將銀帶固定于切割治具上，設(shè)定好銀帶的切割尺寸，然后按照切割程序切割。切割好的銀片轉(zhuǎn)料至激光焊接設(shè)備處，通過人工手動(dòng)上料，固定于焊接治具上，然后按照設(shè)定的焊接程序進(jìn)行激光點(diǎn)焊。

此種方法工序繁多，員工成本高（臺(tái)機(jī)操作工2人，物料轉(zhuǎn)移1人，至少3人協(xié)同工作），生產(chǎn)效率低，不良品風(fēng)險(xiǎn)高。

（2）焊接、切割整合一體機(jī)

即將一套焊接機(jī)、一套切割機(jī)整合成一臺(tái)機(jī)器，也就是將焊接機(jī)全套系統(tǒng)（激光器、焊接控制系統(tǒng)、焊接軟件、光學(xué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊接頭）與切割機(jī)全套系統(tǒng)（激光器、切割控制系統(tǒng)、切割軟件、光學(xué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、切割頭）安裝在同一個(gè)機(jī)柜中，焊接頭和切割頭分別用單獨(dú)的X\Y\Z移動(dòng)模組來傳導(dǎo)移動(dòng)，再配合自動(dòng)送料裝置及壓合治具，實(shí)現(xiàn)激光對(duì)銀料帶的焊接。

焊接完成后，焊接頭通過移動(dòng)模組移動(dòng)到避讓位，切割頭通過移動(dòng)模組移動(dòng)到切割位，再進(jìn)行切割。

此設(shè)備體積大，電路控制復(fù)雜，造價(jià)成本高；焊接頭與切割頭之間通過移動(dòng)錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的焊接、切割，軟件操作及程序編輯步驟繁瑣，容易出現(xiàn)焊接頭與切割頭相撞的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）剪料機(jī)裁剪+電阻焊機(jī)

銀帶用剪料機(jī)裁剪，焊接采用電阻焊接方式。這種方式生產(chǎn)效率很低，而且不良率較高。夾具工裝復(fù)雜，剪料機(jī)裁剪精度尺寸差，電阻焊機(jī)需要經(jīng)常更換電極頭，耗材費(fèi)用高，維護(hù)調(diào)試時(shí)間長(zhǎng)。

激光振鏡焊接與激光切割快速切換一體機(jī)

針對(duì)于上述工藝的不足之處，深圳市銘鐳激光設(shè)備有限公司推出一款輪轂電機(jī)整流子與銀片的激光振鏡焊接及激光切割快速切換一體機(jī)（見圖1、圖2）。

設(shè)備工作原理及焊接、切割工藝方法具體所述如下：

（1）設(shè)備正常開機(jī)后，工控機(jī)及控制軟件系統(tǒng)啟動(dòng)，電控柜（1-1）中的激光器運(yùn)行，進(jìn)入待命狀態(tài)。將輪轂電機(jī)整流子（1-20）安裝于產(chǎn)品仿形定位治具（1-14）上，定好位，啟動(dòng)擴(kuò)展軸Y1軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)模組（1-5），運(yùn)行至待焊接位置。

銀帶送料裝置模組（1-16）啟動(dòng)，帶動(dòng)銀帶卷料（1-15）轉(zhuǎn)動(dòng)，按照設(shè)定的移動(dòng)距離，使銀帶延伸至輪轂電機(jī)整流子（1-20）的1號(hào)焊接位；銀帶固定壓板（1-23）下壓，使銀帶（1-19）與輪轂電機(jī)整流子（1-20）焊接位緊密貼合。

（2）當(dāng)激光器接收到控制軟件給的出光信號(hào)后，即可輸出激光。輸出的激光為主光路，激光器輸出頭與QBH準(zhǔn)直鏡系統(tǒng)（1-7）旋緊連接。主光路激光經(jīng)過QBH準(zhǔn)直鏡系統(tǒng)（1-7）后，如圖3光學(xué)分光模組光路結(jié)構(gòu)圖所示，經(jīng)過主光路45°全反鏡調(diào)節(jié)模組（1-8）反射后，主光路出射方向改變90º，進(jìn)入到45°全反鏡光路切換模組（1-9）。

當(dāng)控制軟件給出IO關(guān)閉信號(hào)時(shí)，45°全反鏡光路切換模組（1-9）處于關(guān)閉狀態(tài)，激光會(huì)通過光路1通道，進(jìn)入激光振鏡掃描系統(tǒng)模組（1-10，光路結(jié)構(gòu)示意圖見圖4）。

振鏡掃描系統(tǒng)將按照控制軟件設(shè)置好的焊點(diǎn)程序，帶動(dòng)1光路激光運(yùn)動(dòng)，并通過F-θ透鏡聚焦系統(tǒng)（1-11）聚焦，通過調(diào)整Z軸升降調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)模組（1-4）的高度，確定好焦點(diǎn)位置；通過X軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)模組（1-2）與Y軸雙驅(qū)電機(jī)運(yùn)動(dòng)模組（1-3）配合運(yùn)動(dòng)，使激光振鏡掃描系統(tǒng)模組（1-10）移動(dòng)到被焊接銀帶的正上方�？刂栖浖�根據(jù)設(shè)置好的焊接程序，使激光通過壓合蓋板焊接槽（1-18），作用于工件焊接處，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的有效焊接。焊接效果及位置如（1-21）所示，焊道為圓形的焊點(diǎn)或者螺旋點(diǎn)，均可滿足產(chǎn)品焊接質(zhì)量要求。

（3）焊接完成后，控制軟件將根據(jù)IO設(shè)定，給45°全反鏡光路切換模組（1-9）一個(gè)打開信號(hào)。此時(shí)主光路激光將經(jīng)過45°全反鏡光路切換模組（1-9），反射進(jìn)入光路2通道，然后輸出，進(jìn)入激光切割頭（1-12，光路結(jié)構(gòu)示意圖見圖5），并通過切割頭45°全反鏡調(diào)節(jié)模組（1-13）向下反射，經(jīng)過聚焦系統(tǒng)聚焦。

通過調(diào)整Z軸升降，調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)模組（1-4）的高度；確定好焦點(diǎn)位置，通過X軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)模組（1-2）與Y軸雙驅(qū)電機(jī)運(yùn)動(dòng)模組（1-3）配合運(yùn)動(dòng)，控制軟件根據(jù)設(shè)置好的切割程序，如圖6所示，使激光通過壓合蓋板切割槽（1-17），作用于工件切割處，實(shí)現(xiàn)銀帶（1-19）產(chǎn)品的有效切割，切割效果及位置如（1-22）所示。留在輪轂電機(jī)整流子（1-20）上的銀片寬度尺寸保持在4mm±0.1mm，長(zhǎng)度尺寸由原材料設(shè)定，為13.0mm±0.1mm。

（4）操作軟件上可以編輯多組圖形（焊接軌跡、切割軌跡），每個(gè)圖形選擇相應(yīng)的圖層，選擇確認(rèn)后，操作界面圖形會(huì)以不同顏色顯示，以便區(qū)分。每個(gè)圖層都可單獨(dú)設(shè)置所需的加工參數(shù)。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，軟件自動(dòng)根據(jù)不同的圖形調(diào)用相應(yīng)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的焊接、切割。

（5）銀帶（1-19）與輪轂電機(jī)整流子（1-20）焊接部位一共8個(gè)。當(dāng)1號(hào)焊接位的切割工序完成后，銀帶固定壓板（1-23）帶動(dòng)銀帶（1-19）上抬，旋轉(zhuǎn)B軸運(yùn)動(dòng)模組（1-6）帶動(dòng)產(chǎn)品仿形定位治具（1-14）做同心圓周運(yùn)動(dòng)，至2號(hào)焊接位。同理重復(fù)以上運(yùn)動(dòng)、焊接、切割步驟，加工完整個(gè)產(chǎn)品共8個(gè)焊接部位，成品圖如圖7所示。

總結(jié)

與同類現(xiàn)有技術(shù)或產(chǎn)品相比，銘鐳激光的這套焊接及切割快速切換一體機(jī)，主要具備如下特征：

一臺(tái)激光器及一套控制系統(tǒng)配合相應(yīng)的激光焊接頭、切割頭及相關(guān)光學(xué)系統(tǒng)，通過光路轉(zhuǎn)換模組，便可實(shí)現(xiàn)焊接、切割功能，一機(jī)多用，降低造價(jià)成本，減少使用能耗成本。

設(shè)備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定簡(jiǎn)單、集成化、體積小，節(jié)省空間。

操作便捷，焊接、切割性能穩(wěn)定，生產(chǎn)調(diào)試中不會(huì)出現(xiàn)撞機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

節(jié)約人工成本，只需1名操作工便可完成產(chǎn)品的上料、焊接、切割、成品下料整個(gè)生產(chǎn)工序。

無需操作人員多工序、夸區(qū)域分開生產(chǎn)，也沒有焊接頭、切割頭大距離錯(cuò)位移動(dòng)，生產(chǎn)效率比現(xiàn)有工藝提高了3倍以上；并且避免了多工位加工時(shí)二次治具裝夾生產(chǎn)造成的高不良率。

文/吳中政，深圳市銘鐳激光設(shè)備有限公司