(1) 激光器本身是一個(gè)比較簡(jiǎn)單而且易于控制的裝置，如果把它產(chǎn)生的光束聚集成極細(xì)的光束，就可以切割；散焦一點(diǎn)就可以焊接；再散焦一點(diǎn)，就能進(jìn)行熱處理。  

 

    (2) 采用激光加工，不僅加工速度快，效率高，成本低，而且避免了模具或刀具更換，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間周期。易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，激光光束換位時(shí)間短，提高了生產(chǎn)效率。可進(jìn)行多種工件交替安裝。一個(gè)工件加工時(shí)，可卸下已完成的部件，并安裝待加工工件，實(shí)現(xiàn)并行加工，減少安裝時(shí)間，增加激光加工時(shí)間。  

 

    (3) 激光束采用直接驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)向方法。激光可作旋轉(zhuǎn)、傾斜、上下左右移動(dòng)等運(yùn)動(dòng)，能加工工件的垂直面和復(fù)雜表面；而且直接驅(qū)動(dòng)沒(méi)有空程，精度高。將激光的控制和機(jī)器人相結(jié)合，用機(jī)器人來(lái)移動(dòng)或多軸線方式方式翻轉(zhuǎn)光束下的零件，可加工一些用傳統(tǒng)方法加工比較困難的零件。  

 

    (4) 采取多級(jí)快速反應(yīng)的防撞措施，光束導(dǎo)向裝置接觸工件時(shí)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)立即停機(jī)，使系統(tǒng)不被破壞，避免了昂貴的維護(hù)；碰撞后能快速而簡(jiǎn)單地恢復(fù)工作，減少了碰撞引起的停機(jī)時(shí)間，提高了激光系統(tǒng)的加工效率和可靠性。  

 

    (5) 激光頭可自由運(yùn)動(dòng)，目前激光頭已達(dá)5個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，即使工件在加工時(shí)保持固定，仍可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件的加工，而且只要利用移動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，就可加工比軸行程大的零部件。激光束采用自動(dòng)聚焦控制。激光系統(tǒng)直線軸可沿光軸或任意軸定位，以保持光束聚焦；焦點(diǎn)位置任何時(shí)刻都精確可知，而且行程無(wú)限制。圖1示出了自動(dòng)聚焦控制與鏡頭伺服控制的比較，由圖看見(jiàn)，鏡頭伺服系統(tǒng)中聚焦透鏡與激光系統(tǒng)移動(dòng)無(wú)關(guān)，因此焦點(diǎn)位置無(wú)法確定。

 

1、柔性制造系統(tǒng)（FMS）  

 

    柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System 縮寫(xiě)FMS)是指適用于多品種、中小批量生產(chǎn)的具有高柔性且自動(dòng)化程度高的制造系統(tǒng)。柔性是FMS的最大特點(diǎn)，即系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)能力。FMS自其誕生以來(lái)就顯示出強(qiáng)大的生命力，它克服了傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)線只適用于大量生產(chǎn)的局限性，表現(xiàn)出了對(duì)多品種、中小批量生產(chǎn)制造自動(dòng)化的適應(yīng)能力。隨著社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化、低制造成本、短制造周期要求的日趨迫切，由于微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械與控制設(shè)備的進(jìn)步，柔性制造技術(shù)發(fā)展迅猛并日臻成熟。實(shí)用表明，柔性制造技術(shù)具有如下特點(diǎn)：具有較高的柔性、機(jī)構(gòu)性和通用性；轉(zhuǎn)產(chǎn)快、準(zhǔn)備時(shí)間短；備利用率高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人看管24h連續(xù)工作；加工質(zhì)量高且穩(wěn)定；所需費(fèi)用低；相同產(chǎn)量占地面積是傳統(tǒng)設(shè)備的60%。由此可見(jiàn)，正是由于柔性制造技術(shù)的這種高效、靈活的特性使其成為實(shí)施敏捷制造、并行工程、精益生產(chǎn)和智能制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)，且應(yīng)用日益廣泛，已成為制造領(lǐng)域的核心技術(shù)。而按規(guī)模大小FMS主要分為：柔性制造單元(FMC)；柔性制造線(FML)；柔性制造系統(tǒng)(FMS)。  

 

一般柔性制造系統(tǒng)的主要組成部分為：  

 

    (1) 加工系統(tǒng)  

 

    FMS采用的設(shè)備由待加工工件的類(lèi)別決定主要有加工中心、車(chē)削中心或計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)車(chē)、銑、磨及齒輪加工機(jī)床等，用以自動(dòng)地完成多種工序的加工。  

 

    (2) 物料系統(tǒng)  

 

    用以實(shí)現(xiàn)工件及工裝夾具的自動(dòng)供給和裝卸，以及完成工序間的自動(dòng)傳送、調(diào)運(yùn)和存貯工作，包括各種傳送帶、自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)、工業(yè)機(jī)器人及專(zhuān)用起吊運(yùn)送機(jī)等。  

 

    (3) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)  

 

    用以處理FMS的各種信息，輸出控制CNC機(jī)床和物料系統(tǒng)等自動(dòng)操作所需的信息。通常采用三級(jí)(設(shè)備級(jí)、工作站級(jí)、單元級(jí))分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中單元級(jí)控制系統(tǒng)(單元控制器)是FMS的核心。  

 

    (4) 系統(tǒng)軟件  

 

    用以確保FMS有效地適應(yīng)中小批量多品種生產(chǎn)的管理、控制及優(yōu)化工作，包括設(shè)計(jì)規(guī)劃軟件、生產(chǎn)過(guò)程分析軟件、生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度軟件、系統(tǒng)管理和監(jiān)控軟件。  

 

2、激光柔性加工系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)  

 

    由上述文字我們可以發(fā)現(xiàn)激光加工與柔性制造系統(tǒng)有很好的相容性，把兩者結(jié)合起來(lái)形成激光柔性加工系統(tǒng)，在彼此相互配合良好的條件下肯定會(huì)收到非凡的效果并取得良好的收益。  

 

    隨著激光與材料的相互作用的進(jìn)一步研究，激光加工技術(shù)也必將廣泛的應(yīng)用在柔性制造系統(tǒng)上。  

 

    實(shí)現(xiàn)激光加工的柔性系統(tǒng)化主要指激光加工頭能靈活機(jī)動(dòng)地引導(dǎo)激光束到達(dá)零件的待加工位置。從激光加工機(jī)床所能加工零件的復(fù)雜程度看，又分平面二維和空間三維激光加工，大功率激光三維加工是未來(lái)激光加工的方向的發(fā)展方向，為了實(shí)現(xiàn)激光加工的靈活性，三維激光必須采用運(yùn)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)。大功率三維YAG激光加工系統(tǒng)通常采用機(jī)器人(或機(jī)器手)配合光導(dǎo)纖維進(jìn)行光束傳輸，由機(jī)器人挾持著激光頭完成各種運(yùn)動(dòng)，激光則通過(guò)光導(dǎo)纖維傳送到激光加工頭處，到達(dá)工件表面，這種加工系統(tǒng)中，光束的傳輸和聚焦特性不受加工位置的影響。  

 

    機(jī)器手作為激光柔性加工系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)定性直接影響著加工質(zhì)量。而對(duì)于大功率CO2激光，則是通過(guò)一組光學(xué)鏡片(鏡組)進(jìn)行傳輸。這些鏡組安裝在多軸聯(lián)動(dòng)(一般是5軸聯(lián)動(dòng))數(shù)控加工機(jī)床上，激光從激光器發(fā)射出來(lái)后，經(jīng)過(guò)若干反射鏡，傳送到激光加工頭。 隨著加工位置的變化，加工機(jī)床帶動(dòng)激光加工頭運(yùn)動(dòng)。結(jié)果使鏡片之間的距離以及激光束的行程不斷發(fā)生變化，這些變化將影響激光束能量分布和聚焦特性的變化，從而影響了加工過(guò)程，目前，這兩種加工系統(tǒng)都得到廣泛應(yīng)用。