JK700系列激光发生器典型故障处理

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摘  要：介绍JK700系列激光发生器主要组成和工作原理，以及典型故障处理方法。
$ g. N7 W, q* ^" N' j: e关键词：激光发生器 原理 故障 处理    西安航空发动机（集团）有限公司从英国引进的LUMONICS LASTER 780激光打孔机是特种加工设备，用于五轴联动的激光切割、打孔，激光部分采用LUMONICS公司JK704激光发生器。
7 {: R! K" n3 \7 d2 S$ a& m; w( H    一、JK700系列激光发生器
    1.主要组成
    （1）功率电源单元。 包括：①激光功率电源，提供激光器操作电压。②微处理器系统，用于设备手动和远程控制，同时控制、监视设备其他单元工作状态。③冷却系统，用于冷却激光器和功率电源。
2 n! G5 A1 H) D2 y    （2）激光器单元。 产生光输出，主要包括：振荡器（核心部件，由泵浦腔和光学振荡器组成）、能量监视器、2个光学引导镜、带有集成的光束回收装置处理光闸、安全光闸等。振荡器根据输入电流脉冲产生激光束脉冲，能量监视系统检测激光束能量，并在控制面板显示。光束调整镜每次可将激光束调整90°，第一个调整镜使光束直接通过处理器光闸，第二个调整镜使光束通过安全光闸和BET装置，然后到达激光头前部输出端。
    （3）操作控制板。 用于外部和微处理器通信，使用户控制激光发生器，产生所需要宽度、振幅和能量的脉冲。
# o2 h0 T1 `+ F- h    2.工作原理
    激光发生器将电流脉冲转换成激光脉冲，过程包括：①功率电源单元产生一个用户需要的振幅和周期电流脉冲。②电流脉冲提供给激发灯管，激发灯管将其转换成白光脉冲。③白光脉冲激发激光棒（激发灯管和激光棒组装在泵浦腔内），产生和电流脉冲周期相同的激光脉冲。
/ U6 k1 p* O( T' E( K9 R4 Q3 p    二、典型故障处理
) E* R* f  @4 l1 |; s    例1 激光打孔机工作中，系统出现407#报警，激光无法启动
    激光发生器功率部分由1个功率分布模块和2套独立的功率模块组成，每个功率模块给1支灯管供电，控制原理见图1。设备工作时，要保证2支灯的 LAMP PWr.（功率）参数相同，这样激光的Ave power（平均功率）、Pulse energy（脉冲能量）才能达到工艺参数要求，若控制系统检测2支灯的LAMP PWr.差＞750W时，即出现上述故障。发生该类故障后，激光的Ave power、Pulse energy以及2支灯的LAMP PWr.参数瞬时变为零，并且激光控制部分关闭，无法测试相关参数，难以确定故障灯，发现故障点，可按以下步骤处理。
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1）短时间屏蔽系统报警功能，查看CRT信息，确定故障灯。关闭电源，短接微处理器TP6303的1#、2#端子（ 屏蔽系统报警功能），此时打开激光，系统不会报警，激光控制部分也不会关闭，可在屏幕查看故障时2支灯的LAMP PWr.和DC Link volts（直流母线电压）数值，和正常值比较后即可确认故障灯（正常时2支灯LAMP PWr.均应为2.8～3.0kW，DC Link volts应为390～410V）。本例中2支灯的CRT信息见图2，发现1#灯的LAMP PWr.为2.2kW，明显小于正常值，据此判断1#灯回路故障。

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（2）查找故障点。分别测量微处理器控制模块TP6301（对应1#灯）和TP6302（对应2#灯）的3#～7#端子电压，测量数据见表1。

将测量数据换算成实际值和CRT显示值比较，若两者不符，则可能是微处理器故障，本例中2支灯实际值基本和CRT显示值一致，但1#灯电压＞2#灯而其输出功率却＜2#灯，据此判断 灯开关模块故障。微处理器控制柜的SK1～SK8分别对应2支灯1～8#开关模块，用示波器检测SK1～SK8端波形（图3是正常时波形），若模块波形无输出或输出异常，即为故障模块。

例2 设备加工零件时突然出现孔无法打穿的现象，增大激光输出功率，试加工现象依旧，而且激光能量降低，机床无任何报警。
    查看CRT屏幕相关参数显示值，结合光路图分析。①平均功率正常，说明激光功率电源正常。②1#、2#灯管电压和功率正常，说明泵浦灯工作正常。③脉冲能量正常且能够随参数改变，说明激光器能量检测系统工作正常。检查激光聚焦工作正常。综上分析故障可能原因有：①处理器光闸或安全光闸未完全开启且系统未检测到，传输激光被部分遮挡，不能全部聚焦，造成激光能量下降。②光闸工作均正常，某1个调整镜出现角度偏移，激光不能全部聚焦。做好安全防护后，检查光闸工作均正常，微调调整镜，观察激光能量变化，发现调整2#调整镜时，激光能量明显增加，说明该调整镜出现偏移，反复微调该调整镜直至激光输出能量最大，试加工相同零件，设备恢复正常。

    例3 设备打孔加工过程中出现拖尾，且207#报警频繁：“TheInterlock Circuit has been interrupted by the Process Shutter Monitoring Circuit which checks for correct operation of the Process Shutter”，（处理器光闸完全堵塞或部分开、闭，或关闸开、闭速度慢）。
    设备连续打孔加工过程中，每打完1个孔，零件自动移动，若激光故障，则零件移动时孔的边缘就出现1个类似逗号形状的尾巴，即所谓拖尾。拖尾表明光闸未能及时关闭，检查处理器光闸发现光闸电机轻微锈蚀，可能是激光器前期进水，清理电机试加工，207#报警消失，但依旧拖尾，测量光闸电机工作电压为10V，偏低（正常值12V），检查电机电源，发现激光器后部的电机接插件锈蚀，接触不良，清理接插件，送电测试，电压正常，试加工零件正常。