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掌握了這幾條激光切割技術(shù),受用終身
星之球科技 來源:焊接切割聯(lián)盟2016-04-21 我要評(píng)論(0 )
1.蛙跳蛙跳是激光切割機(jī)的空程方式。如下圖所示,切割完孔1,接著要切割孔2。切割頭要從點(diǎn)A移動(dòng)到點(diǎn)B。
1.蛙跳
蛙跳是激光切割機(jī)的空程方式。如下圖所示,切割完孔1,接著要切割孔2。切割頭要從點(diǎn)A移動(dòng)到點(diǎn)B。當(dāng)然,移動(dòng)過程中要關(guān)閉激光。從點(diǎn)A到點(diǎn)B之間的運(yùn)動(dòng)過程,機(jī)器“空”跑,稱為空程。
早期的激光切割機(jī)的空程如下圖所示,切割頭要次第完成三個(gè)動(dòng)作:上升(到足夠安全的高度)、平動(dòng)(到達(dá)點(diǎn)B的上方)、下降。
壓縮空程時(shí)間,可提高機(jī)器的效率。如果將次第完成的三個(gè)動(dòng)作,變?yōu)?ldquo;同時(shí)”完成,可縮短空程時(shí)間:切割頭從點(diǎn)A開始向點(diǎn)B移動(dòng)時(shí),即同時(shí)上升;接近點(diǎn)B時(shí),同時(shí)下降。如下圖所示。
切割頭空程運(yùn)動(dòng)的軌跡,猶如青蛙跳躍所畫出的一條弧線。
在激光切割機(jī)的發(fā)展過程中,蛙跳算得上一個(gè)突出的技術(shù)進(jìn)步。蛙跳動(dòng)作,只占用了從點(diǎn)A到點(diǎn)B平動(dòng)的時(shí)間,省卻了上升、下降的時(shí)間。青蛙一跳,捕捉到食物;激光切割機(jī)的蛙跳,“捕捉”到的是高效率。如果激光切割機(jī)現(xiàn)在還不具備蛙跳功能,恐怕就不入流了。
2.自動(dòng)調(diào)焦
切割不同材料時(shí),要求激光束的焦點(diǎn)落在工件截面的不同位置。如下圖所示。
因此,就需要調(diào)整焦點(diǎn)的位置(調(diào)焦)。早期的激光切割機(jī),一般采用手動(dòng)調(diào)焦方式;當(dāng)下,許多廠商的機(jī)器都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)焦。
可能有人會(huì)說,改變切割頭的高度就好了,切割頭升高,焦點(diǎn)位置就高,切割頭降低,焦點(diǎn)位置就低。沒有這么簡單。
如下圖所示,切割頭底部為噴嘴。在切割過程中,噴嘴與工件之間的距離(噴嘴高度)約0.5~1.5mm,不妨看作是一個(gè)固定值,即噴嘴高度不變,所以不能通過升降切割頭來調(diào)焦(否則無法完成切割加工)。
聚焦鏡的焦距是不可改變的,所以也不能指望通過改變焦距來調(diào)焦。如果改變聚焦鏡的位置,則可改變焦點(diǎn)位置:聚焦鏡下降,則焦點(diǎn)下降,聚焦鏡上升,則焦點(diǎn)上升。——這確是調(diào)焦的一種方式。采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)聚焦鏡作上下運(yùn)動(dòng),可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦。
另一種自動(dòng)調(diào)焦的方法是:在光束進(jìn)入聚焦鏡之前,置一變曲率反射鏡(或稱可調(diào)鏡),通過改變反射鏡的曲率,改變反射光束的發(fā)散角度,從而改變焦點(diǎn)位置。如下圖所示。
有了自動(dòng)調(diào)焦功能,可顯著提高激光切割機(jī)的加工效率:厚板穿孔時(shí)間大幅縮減;加工不同材質(zhì)、不同厚度的工件,機(jī)器可自動(dòng)將焦點(diǎn)快速調(diào)整到最合適的位置。
3.自動(dòng)尋邊
如下圖所示,當(dāng)板料放到工作臺(tái)上時(shí),如果歪斜,切割時(shí)可能造成浪費(fèi)。如果能夠感知板料的傾斜角度和原點(diǎn),則可調(diào)整切割加工程序,以適合板料的角度和位置,從而避免浪費(fèi)。自動(dòng)尋邊功能應(yīng)運(yùn)而生。
啟動(dòng)自動(dòng)尋邊功能后,切割頭從P點(diǎn)出發(fā),自動(dòng)測(cè)得板料兩垂直邊上的3點(diǎn):P1、P2、P3,并據(jù)此自動(dòng)計(jì)算出板料的傾斜角度A,以及板料的原點(diǎn)。
借助自動(dòng)尋邊功能,省卻了早先調(diào)整工件的時(shí)間——在切割工作臺(tái)上調(diào)整(移動(dòng))重達(dá)數(shù)百公斤的工件不是件易事,提升了機(jī)器的效率。
一臺(tái)技術(shù)先進(jìn)功能強(qiáng)大的高功率激光切割機(jī),是光、機(jī)、電一體化的復(fù)雜系統(tǒng)。細(xì)微之處,往往隱藏奧妙。讓我們一起來窺探其奧妙。
4.集中穿孔
集中穿孔,也稱預(yù)穿孔,是一種加工的工藝,并非機(jī)器本身的功能。激光切割較厚板材時(shí),每一輪廓的切割加工都要經(jīng)歷兩個(gè)階段:1.穿孔、2.切割。
常規(guī)加工工藝(A點(diǎn)穿孔→切割輪廓1→B點(diǎn)穿孔→切割輪廓2→……),所謂集中穿孔,就是將整張板上的所有穿孔過程提前集中執(zhí)行,然后回頭再執(zhí)行切割過程。
集中穿孔加工工藝(完成所有輪廓的穿孔→回到起點(diǎn)→切割所有輪廓),與常規(guī)加工工藝相比,集中穿孔時(shí),機(jī)器的運(yùn)行軌跡總長是增加了的。那為什么還要采用集中穿孔呢?
集中穿孔可避免過燒。厚板穿孔過程中,在穿孔點(diǎn)周圍形成熱量聚集,如緊接著切割,就會(huì)出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。采用集中穿孔工藝方式,完成所有穿孔、返回起點(diǎn)再切割時(shí),由于有充分的時(shí)間散熱,就避免了過燒現(xiàn)象。
集中穿孔可提高加工效率。目前,仍有許多激光切割機(jī)不具備自動(dòng)調(diào)焦的功能。加工厚板,穿孔、切割兩個(gè)階段的工藝參數(shù)(激光模式、功率、噴嘴高度、輔助氣體壓力等)是不同的。穿孔過程中噴嘴高度要高于切割過程。如果采取常規(guī)的加工工藝(輪廓1穿孔→輪廓1切割→輪廓2穿孔→輪廓2切割→……),為了保證切割質(zhì)量和效率,激光束的焦點(diǎn)只能按照切割的需要人工調(diào)定到最佳位置(試想如果是這樣:一開始,將焦點(diǎn)人工調(diào)定到穿孔所需要的位置,穿孔;然后,再將焦點(diǎn)調(diào)到切割所需要的位置,切割;再調(diào)到穿孔位置,穿孔;……;直至加工完成——這簡直是惡夢(mèng))。因此,穿孔時(shí)的焦點(diǎn)就必定不在最佳位置,穿孔時(shí)間也就較長。但是,采取集中穿孔方式,就可先將焦點(diǎn)調(diào)整到適合穿孔的位置,待穿孔完成后,使機(jī)器暫停,再將焦點(diǎn)位置調(diào)整到切割所要求的最佳位置;這樣,穿孔時(shí)間可縮短一半以上,大大提升效率。當(dāng)然,如必要,還可在集中穿孔和切割中間調(diào)整或改變其他工藝參數(shù)(比如可使用空氣+連續(xù)波進(jìn)行穿孔,而使用氧氣進(jìn)行切割,中間有足夠的時(shí)間完成氣體的切換)。我們一般把驅(qū)動(dòng)聚焦鏡自動(dòng)變焦稱作F軸;像這樣采用手動(dòng)變焦進(jìn)行集中穿孔、切割,是不是可以叫做“H”(Hand)軸“變焦”呢?
集中穿孔也有風(fēng)險(xiǎn)。如果在切割過程中發(fā)生碰撞,致使板材位置變動(dòng),則尚未切割的部分可能報(bào)廢。集中穿孔工藝需要自動(dòng)編程系統(tǒng)的幫助。
5.橋位(微連接)
進(jìn)行激光切割加工時(shí),板料被鋸齒狀的支撐條托住。被切割下來的零件,如果不夠小,不能從支撐條的縫隙中落下;如果又不夠大,不能被支撐條托住;則可能失去平衡,翹起。高速運(yùn)動(dòng)的切割頭可能與之發(fā)生碰撞,輕則停機(jī),重則損壞切割頭。
利用橋位(微連接)切割工藝,可避免發(fā)生此種現(xiàn)象。在對(duì)圖形進(jìn)行激光切割編程時(shí),有意將封閉的輪廓,斷開若干處,使得切割完成后零件與周圍的材料粘連在一起,不致掉落,這些斷開處,就是橋位。也稱為斷點(diǎn),或微連接(這種叫法源自對(duì)MicroJoint的生硬翻譯)。斷開的距離,約0.2~1mm,與板料的厚度成反比。基于不同的角度,有了這些不同的叫法:基于輪廓,斷開了,所以叫斷點(diǎn);基于零件,與母材相粘連,所以叫橋位或微連接。
橋位將零件與周圍材料連在一起,成熟的編程軟件,可根據(jù)輪廓的長度,自動(dòng)加上合適數(shù)量的橋位。還能區(qū)分內(nèi)外輪廓,決定是否加橋位,使不留橋位的內(nèi)輪廓(廢料)掉落,而留橋位的外輪廓(零件)與母材粘連在一起,不掉落,從而免去分揀的工作。
6.共邊切割
如果相鄰的零件輪廓是直線,且角度相同,則可以合為一條直線,只切割一次。此即共邊切割。顯而易見,共邊切割減少了切割長度,可顯著提高加工效率。
共邊切割并不要求零件的外形是矩形。如下圖。
天藍(lán)色線條為公共邊,共邊切割,不僅節(jié)省切割的時(shí)間,而且減少穿孔的次數(shù),因此,效益非常明顯。假如每天因共邊切割節(jié)省1.5小時(shí),每年約節(jié)省500小時(shí),每小時(shí)綜合成本按100元計(jì),則相當(dāng)于一年額外創(chuàng)造了5萬元效益。共邊切割需要仰賴于智能化的自動(dòng)編程軟件。
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