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题名纳秒水导激光加工木材工艺探讨
被引量：3
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作者
姜新波
胡昊
刘九庆
朱晓亮
杨春梅
马岩
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机构
东北林业大学林业与木工机械工程技术中心
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出处
《林业科学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第1期121-127,共7页
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基金
中央高校基本科研业务费专项资金项目(2572016EBC3)
黑龙江省自然科学基金项目(C2016013)
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文摘
【目的】研究纳秒水导激光加工木材工艺,探讨加工过程中加工方向、加工速度、输出功率、加工深度和热劣化现象等对加工质量的影响,获得使纳秒水导激光加工木材达到最佳加工效果各影响因素之间的关系,并论证其加工工艺的可行性。【方法】在对现有激光加工技术的加工工艺和原理进行调查、分析和研究的基础上,设计并制造出木材纳秒水导激光加工试验台。介绍试验台的总体布局原则、试验方法及各部分的主要功能,详细阐述试验台主要组成部分——纳秒激光数控加工试验台、传动试验台的组成和功能,并分析研究纳秒水导激光加工木材的基本原理和微观现象;进行纳秒水导激光加工木材试验,试验过程中随时记录每条加工直线附近产生的现象,加工后多次测量每条直线加工深度并取平均值,绘制顺纹理方向加工速度与加工深度关系、垂直纹理方向加工速度与加工深度关系以及输出功率与加工深度关系曲线。【结果】当输出功率不变时,加工深度随着加工速度增加总体呈双曲线减少的变化规律;当加工速度不变时,加工深度随着输出功率增大而增大;当输出功率较高时,加工深度不会随着输出功率增大而增大,反而呈现出逐渐减小的趋势或保持不变;加工过程中会有炭化现象产生,炭化程度随着加工速度降低和加工深度增加而加重;当加工木材的材质不同时,加工效果存在一定差别,硬质木材的加工效果相对好于软质木材,炭化程度相对较低,加工深度相对较小,加工曲线大致相同,只是曲率存在一定差别。【结论】利用纳秒水导激光加工木材,应严格控制加工速度、输出功率和加工深度之间的关系。当加工深度较大时,应适当增大加工速度,否则加工点附近会有炭化现象产生。纳秒水导激光加工木材工艺具有一定的可行性。
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关键词
纳秒水导激光
影响因素
试验台
炭化
加工质量
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Keywords
nanosecond water guide laser
influencing factor
test bed
charring
processing quality
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分类号
TS65
[轻工技术与工程]
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题名数控激光加工试验台设计与加工斑点计算理论
被引量：6
- 2
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作者
马岩
宋明亮
李虎
杨春梅
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机构
东北林业大学林业与木工机械技术工程中心
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出处
《林业科学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第8期163-168,共6页
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基金
中央高校基本科研业务费专项资金(2572015DB02)
黑龙江省自然科学基金项目(C2016013)
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文摘
【目的】将现代激光加工方法应用到木材加工中,辅以水导配合,设计数控纳秒水导激光束激光加工试验台,为纳秒激光技术加工木材提供一种新的理论和方法。【方法】以针叶材为例,在分析针叶材结构特点的基础上,基于纳秒水导激光束对针叶材型面包络成形的加工原理,研究数控激光加工试验台的结构配置形式,根据确定的结构配置形式建立试验台的开环运动控制链,从而建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型;在针叶材三维造型基础上,建立针叶材STL模型,研究激光加工的过切与欠切,得到正确的光斑点计算理论,获得光斑文件,为开发出纳秒水导激光加工试验台的编程系统做铺垫;基于工控机IPC和PMAC104两级开放式控制系统,开发出纳秒水导激光加工试验台控制系统。【结果】根据纳秒水导激光加工试验台的配置形式,确定激光加工试验台为COZY的结构配置形式,并建立其运动学模型r0=[y·cosγ,y·sinγ,1+z];通过建立的STL模型,得出一系列激光束触点,进而计算出光斑点的方位矢量,根据激光加工的过切与欠切分析,选出符合加工精度的光斑文件。【结论】通过对纳秒水导激光束激光加工的运动分析、纳秒水导激光加工试验台的结构配置形式分析以及纳秒激光加工斑点计算理论的研究,完成COZY配置形式的针叶材数控纳秒水导激光加工试验台样机1台;根据纳秒水导激光加工试验台的配置形式建立纳秒水导激光束激光加工的运动学模型,并经相关激光加工试验,验证所建立的模型;开发纳秒水导激光加工试验台的控制系统,并用实机检验激光加工试验台纳秒水导激光束系统的控制功能。
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关键词
木材
纳秒水导激光加工
运动学模型
过切与欠切
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Keywords
wood
nanosecond water jet guided laser processing
kinematic model
overcut and undercut
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分类号
TS64
[轻工技术与工程]
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