激光振鏡焊接及激光切割快速切換一體機，可在輪轂電機生產中用一臺機器實現焊接、切割功能，提升工藝良率，降低成本。

輪轂電機被一部分人認為是新能源汽車驅動系統(tǒng)的最佳解決方案，其最大的特點就是將驅動、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，省略了離合器、變速器、傳動軸、差速器、分動器等傳動部件。輪轂電機很有可能顛覆汽車零部件產業(yè)格局。輪轂電機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。

輪轂電機整流子與銀片焊接及銀片切割方法

目前，市場上常用的輪轂電機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）使用獨立的兩臺激光設備

即使用一臺激光焊接機和一臺激光切割機。在激光切割設備上，人工上料將銀帶固定于切割治具上，設定好銀帶的切割尺寸，然后按照切割程序切割。切割好的銀片轉料至激光焊接設備處，通過人工手動上料，固定于焊接治具上，然后按照設定的焊接程序進行激光點焊。

此種方法工序繁多，員工成本高（臺機操作工2人，物料轉移1人，至少3人協(xié)同工作），生產效率低，不良品風險高。

（2）焊接、切割整合一體機

即將一套焊接機、一套切割機整合成一臺機器，也就是將焊接機全套系統(tǒng)（激光器、焊接控制系統(tǒng)、焊接軟件、光學系統(tǒng)、運動機構、焊接頭）與切割機全套系統(tǒng)（激光器、切割控制系統(tǒng)、切割軟件、光學系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、切割頭）安裝在同一個機柜中，焊接頭和切割頭分別用單獨的X\Y\Z移動模組來傳導移動，再配合自動送料裝置及壓合治具，實現激光對銀料帶的焊接。

焊接完成后，焊接頭通過移動模組移動到避讓位，切割頭通過移動模組移動到切割位，再進行切割。

此設備體積大，電路控制復雜，造價成本高；焊接頭與切割頭之間通過移動錯位實現產品的焊接、切割，軟件操作及程序編輯步驟繁瑣，容易出現焊接頭與切割頭相撞的風險。

（3）剪料機裁剪+電阻焊機

銀帶用剪料機裁剪，焊接采用電阻焊接方式。這種方式生產效率很低，而且不良率較高。夾具工裝復雜，剪料機裁剪精度尺寸差，電阻焊機需要經常更換電極頭，耗材費用高，維護調試時間長。

激光振鏡焊接與激光切割快速切換一體機

針對于上述工藝的不足之處，深圳市銘鐳激光設備有限公司推出一款輪轂電機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（見圖1、圖2）。

設備工作原理及焊接、切割工藝方法具體所述如下：

（1）設備正常開機后，工控機及控制軟件系統(tǒng)啟動，電控柜（1-1）中的激光器運行，進入待命狀態(tài)。將輪轂電機整流子（1-20）安裝于產品仿形定位治具（1-14）上，定好位，啟動擴展軸Y1軸電機運動模組（1-5），運行至待焊接位置。

銀帶送料裝置模組（1-16）啟動，帶動銀帶卷料（1-15）轉動，按照設定的移動距離，使銀帶延伸至輪轂電機整流子（1-20）的1號焊接位；銀帶固定壓板（1-23）下壓，使銀帶（1-19）與輪轂電機整流子（1-20）焊接位緊密貼合。

（2）當激光器接收到控制軟件給的出光信號后，即可輸出激光。輸出的激光為主光路，激光器輸出頭與QBH準直鏡系統(tǒng)（1-7）旋緊連接。主光路激光經過QBH準直鏡系統(tǒng)（1-7）后，如圖3光學分光模組光路結構圖所示，經過主光路45°全反鏡調節(jié)模組（1-8）反射后，主光路出射方向改變90º，進入到45°全反鏡光路切換模組（1-9）。

當控制軟件給出IO關閉信號時，45°全反鏡光路切換模組（1-9）處于關閉狀態(tài)，激光會通過光路1通道，進入激光振鏡掃描系統(tǒng)模組（1-10，光路結構示意圖見圖4）。

振鏡掃描系統(tǒng)將按照控制軟件設置好的焊點程序，帶動1光路激光運動，并通過F-θ透鏡聚焦系統(tǒng)（1-11）聚焦，通過調整Z軸升降調節(jié)運動模組（1-4）的高度，確定好焦點位置；通過X軸電機運動模組（1-2）與Y軸雙驅電機運動模組（1-3）配合運動，使激光振鏡掃描系統(tǒng)模組（1-10）移動到被焊接銀帶的正上方�？刂栖浖�根據設置好的焊接程序，使激光通過壓合蓋板焊接槽（1-18），作用于工件焊接處，實現產品的有效焊接。焊接效果及位置如（1-21）所示，焊道為圓形的焊點或者螺旋點，均可滿足產品焊接質量要求。

（3）焊接完成后，控制軟件將根據IO設定，給45°全反鏡光路切換模組（1-9）一個打開信號。此時主光路激光將經過45°全反鏡光路切換模組（1-9），反射進入光路2通道，然后輸出，進入激光切割頭（1-12，光路結構示意圖見圖5），并通過切割頭45°全反鏡調節(jié)模組（1-13）向下反射，經過聚焦系統(tǒng)聚焦。

通過調整Z軸升降，調節(jié)運動模組（1-4）的高度；確定好焦點位置，通過X軸電機運動模組（1-2）與Y軸雙驅電機運動模組（1-3）配合運動，控制軟件根據設置好的切割程序，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，實現銀帶（1-19）產品的有效切割，切割效果及位置如（1-22）所示。留在輪轂電機整流子（1-20）上的銀片寬度尺寸保持在4mm±0.1mm，長度尺寸由原材料設定，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），每個圖形選擇相應的圖層，選擇確認后，操作界面圖形會以不同顏色顯示，以便區(qū)分。每個圖層都可單獨設置所需的加工參數。設備運行時，軟件自動根據不同的圖形調用相應的參數，實現對產品的焊接、切割。

（5）銀帶（1-19）與輪轂電機整流子（1-20）焊接部位一共8個。當1號焊接位的切割工序完成后，銀帶固定壓板（1-23）帶動銀帶（1-19）上抬，旋轉B軸運動模組（1-6）帶動產品仿形定位治具（1-14）做同心圓周運動，至2號焊接位。同理重復以上運動、焊接、切割步驟，加工完整個產品共8個焊接部位，成品圖如圖7所示。

總結

與同類現有技術或產品相比，銘鐳激光的這套焊接及切割快速切換一體機，主要具備如下特征：

一臺激光器及一套控制系統(tǒng)配合相應的激光焊接頭、切割頭及相關光學系統(tǒng)，通過光路轉換模組，便可實現焊接、切割功能，一機多用，降低造價成本，減少使用能耗成本。

設備結構穩(wěn)定簡單、集成化、體積小，節(jié)省空間。

操作便捷，焊接、切割性能穩(wěn)定，生產調試中不會出現撞機風險。

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

無需操作人員多工序、夸區(qū)域分開生產，也沒有焊接頭、切割頭大距離錯位移動，生產效率比現有工藝提高了3倍以上；并且避免了多工位加工時二次治具裝夾生產造成的高不良率。

文/吳中政，深圳市銘鐳激光設備有限公司