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武漢華俄激光工程有限公司

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激光切割機六大神功

  近年来,激光切割機对钣金欧美AV发展的作用日益凸显。在切割过程中,有六个实用功能,配合这些实用的功能,能大大的提高激光切割機加工效率和切割性能。

  1.蛙跳

  蛙跳是激光切割機的空程方式。如下图所示,切割完孔1,接着要切割孔2。切割头要从点A移动到点B。当然,移动过程中要关闭激光。从点A到点B之间的运动过程,机器“空”跑,称为空程。

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  早期的激光切割機的空程如下图所示,切割头要次第完成三个动作:上升(到足够安全的高度)、平动(到达点B的上方)、下降。

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  壓縮空程時間,可提高機器的效率。如果將次第完成的三個動作,變爲“同時”完成,可縮短空程時間:切割頭從點A開始向點B移動時,即同時上升;接近點B時,同時下降。如下圖所示。

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  切割頭空程運動的軌迹,猶如青蛙跳躍所畫出的一條弧線。

  在激光切割機的发展过程中,蛙跳算得上一个突出的技术进步。蛙跳动作,只占用了从点A到点B平动的时间,省却了上升、下降的时间。青蛙一跳,捕捉到食物;激光切割機的蛙跳,“捕捉”到的是高效率。如果激光切割機现在还不具备蛙跳功能,恐怕就不入流了。

  2.自動調焦

  切割不同材料时,要求激光束的焦点落在工件截面的不同位置。因此,就需要调整焦点的位置(调焦)。早期的激光切割機,一般采用手动调焦方式;当下,许多厂商的机器都实现了自动调焦。

  可能有人會說,改變切割頭的高度就好了,切割頭升高,焦點位置就高,切割頭降低,焦點位置就低。沒有這麽簡單。

  實際上,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,不妨看作是一個固定值,即噴嘴高度不變,所以不能通過升降切割頭來調焦(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焦。如果改變聚焦鏡的位置,則可改變焦點位置:聚焦鏡下降,則焦點下降,聚焦鏡上升,則焦點上升。——這確是調焦的一種方式。采用一個電機驅動聚焦鏡作上下運動,可以實現自動調焦。

  另一種自動調焦的方法是:在光束進入聚焦鏡之前,置一變曲率反射鏡(或稱可調鏡),通過改變反射鏡的曲率,改變反射光束的發散角度,從而改變焦點位置。如下圖所示。

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  有了自动调焦功能,可显著提高激光切割機的加工效率:厚板穿孔时间大幅缩减;加工不同材质、不同厚度的工件,机器可自动将焦点快速调整到最合适的位置。

  3.自動尋邊

  如下圖所示,當板料放到工作台上時,如果歪斜,切割時可能造成浪費。如果能夠感知板料的傾斜角度和原點,則可調整切割加工程序,以適合板料的角度和位置,從而避免浪費。自動尋邊功能應運而生。

  啓動自動尋邊功能後,切割頭從P點出發,自動測得板料兩垂直邊上的3點:P1、P2、P3,並據此自動計算出板料的傾斜角度A,以及板料的原點。

  借助自動尋邊功能,省卻了早先調整工件的時間——在切割工作台上調整(移動)重達數百公斤的工件不是件易事,提升了機器的效率。

  一台技术先进功能强大的高功率激光切割機,是光、机、电一体化的复杂系统。细微之处,往往隐藏奥妙。让我们一起来窥探其奥妙。

  4.集中穿孔

  集中穿孔,也稱預穿孔,是一種加工的工藝,並非機器本身的功能。激光切割較厚板材時,每一輪廓的切割加工都要經曆兩個階段:1.穿孔、2.切割。

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  常規加工工藝(A點穿孔→切割輪廓1→B點穿孔→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行,然後回頭再執行切割過程。

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  集中穿孔加工工藝(完成所有輪廓的穿孔→回到起點→切割所有輪廓),與常規加工工藝相比,集中穿孔時,機器的運行軌迹總長是增加了的。那爲什麽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,在穿孔點周圍形成熱量聚集,如緊接著切割,就會出現過燒現象。采用集中穿孔工藝方式,完成所有穿孔、返回起點再切割時,由于有充分的時間散熱,就避免了過燒現象。

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  集中穿孔可提高加工效率。目前,仍有许多激光切割機不具备自动调焦的功能。加工厚板,穿孔、切割两个阶段的工艺参数(激光模式、功率、喷嘴高度、辅助气体压力等)是不同的。穿孔过程中喷嘴高度要高于切割过程。如果采取常规的加工工艺(轮廓1穿孔→轮廓1切割→轮廓2穿孔→轮廓2切割→……),为了保证切割质量和效率,激光束的焦点只能按照切割的需要人工调定到最佳位置(试想如果是这样:一开始,将焦点人工调定到穿孔所需要的位置,穿孔;然后,再将焦点调到切割所需要的位置,切割;再调到穿孔位置,穿孔;……;直至加工完成——这简直是恶梦)。因此,穿孔时的焦点就必定不在最佳位置,穿孔时间也就较长。但是,采取集中穿孔方式,就可先将焦点调整到适合穿孔的位置,待穿孔完成后,使机器暂停,再将焦点位置调整到切割所要求的最佳位置;这样,穿孔时间可缩短一半以上,大大提升效率。当然,如必要,还可在集中穿孔和切割中间调整或改变其他工艺参数(比如可使用空气+连续波进行穿孔,而使用氧气进行切割,中间有足够的时间完成气体的切换)。我们一般把驱动聚焦镜自动变焦称作F轴;像这样采用手动变焦进行集中穿孔、切割,是不是可以叫做“H”(Hand)轴“变焦”呢?

  集中穿孔也有風險。如果在切割過程中發生碰撞,致使板材位置變動,則尚未切割的部分可能報廢。集中穿孔工藝需要自動編程系統的幫助。

  5.橋位(微連接)

  進行激光切割加工時,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。高速運動的切割頭可能與之發生碰撞,輕則停機,重則損壞切割頭。

  利用橋位(微連接)切割工藝,可避免發生此種現象。在對圖形進行激光切割編程時,有意將封閉的輪廓,斷開若幹處,使得切割完成後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。也稱爲斷點,或微連接(這種叫法源自對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;基于零件,與母材相粘連,所以叫橋位或微連接。

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  橋位將零件與周圍材料連在一起,成熟的編程軟件,可根據輪廓的長度,自動加上合適數量的橋位。還能區分內外輪廓,決定是否加橋位,使不留橋位的內輪廓(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,則可以合爲一條直線,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。

  共邊切割並不要求零件的外形是矩形。如下圖。

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  天藍色線條爲公共邊,共邊切割,不僅節省切割的時間,而且減少穿孔的次數,因此,效益非常明顯。假如每天因共邊切割節省1.5小時,每年約節省500小時,每小時綜合成本按100元計,則相當于一年額外創造了5萬元效益。共邊切割需要仰賴于智能化的自動編程軟件。


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