楚天激光系统 奔腾楚天激光切割系统的新技术

    随着激光加工技术越来越被金属加工领域所认可并采用,激光加工技术也面临着市场更高的技术要求。尤其是在激光切割领域,板材的材质和厚度极大地限制了劳动生产效率,这就要求切割设备更加智能化,设计合理化。现介绍奔腾楚天两种新型技术,即自动聚焦切割头和交互式工作台,都能大大的提升加工效率,提高切割质量。

自动聚焦切割头

激光切割包含穿孔和切割过程,在进行穿孔时,无论是碳钢还是不锈钢,当焦点位于材料表面及其以下时,穿孔的效率较高,但是对于切割来言,碳钢和不锈钢是不一样的。当切割不同厚度的材料,焦点距板材表面的深度也不同,需根据板材种类和厚度及时调整。

仅就穿孔过程,对厚板而言,最佳穿孔方案为焦点位置从始至终在变化,以实现最高效穿孔。常规切割头,针对不同材质、不同厚度的切割板材,需要人工调整焦点高度,不能实现穿孔过程中的焦点实时变化,设定固定的穿孔时间,造成整个过程多次人工干预,无法实现智能控制,无法实现高质量和高效率的切割。经过多年的研究与积累,奔腾激光在切割头技术上取得了巨大的突破,成功推出了一款自动聚焦切割头(图1)。

图1自动聚焦切割头

自动聚焦切割头运用于光纤激光切割机,其主要特征在于:采用穿孔检测单元和自动调焦镜片系统,从而实现整个切割过程的智能控制,无需过程的人工控制。

穿孔检测单元用于激光器穿孔过程的监视,这个单元包括分析前置放大器和三个传感器,其基本工作机理为:在穿孔过程中(没有穿透时),光在材料表面形成反射,位于切割头内的光敏传感器检测反射光的强弱,并产生电信号,根据该信号来控制穿孔功率的大小并检测穿孔是否完成。

具体检测的参数为:⑴控制穿孔功率,在软件设置中,通过参数来控制穿孔的基准功率,并在穿孔过程中,实时改变穿孔功率的大小。具体来说,在穿孔参数设置时,设定一定的频率和占空比,在穿孔的过程中,改变电流值来改变功率达到既快速又不爆孔的目的。

⑵穿孔完成监测,在穿孔过程中,如果检测到反馈电压值低于预先所设置值,则认为穿孔已经完成,如果设定值越低,则穿孔时间越长,对应的穿孔完成情况越好,反之,穿孔越快,有可能在切割时产生爆孔现象。

自动调焦镜片系统是利用自调焦反射镜片改变光斑的发散角来实现对焦点控制的,其中,调焦反射镜片不是一个平面镜片,而是一个微微弯曲的镜片,而其弯曲曲率是可以通过气压即时调整的。激光通过这种特殊的镜片可改变光斑的大小。CNC控制系统在激光加工时,根据不同的加工位置坐标即时调整光斑大小,从而保证整个光路在切割幅面上的一致性。自动调焦镜片系统可以让穿孔和切割在不同的焦点下进行。

由此可以看出,此款切割头优点在于:

⑴穿孔过程焦点位置随时可调,同时通过功率调整,可智能实现最佳穿孔方案,保证高质量和高效率穿孔,过程无需人工干预。

⑵穿孔过程实时监控,出现任何异常可实现智能报警直至停机。

⑶穿孔完成后无需等待时间,即刻进入切割过程,过程无需人工干预,杜绝因穿孔时间设定过短无法完成穿孔或时间设定过长效率低下的现象。

⑷对应不同材质和厚度的板材,直接调用切割数据库,无需手工调整焦点位置。

交互式工作台

为提高设备生产效率,一般激光切割机配备有交换工作台系统,含两个工作台:一个工作台用于切割,另一个工作台在切割区域外用于上、下料。由于切割头上下高度调整机构(一般称为Z轴)结构限制,高度调整行程不可能很大,这就要求在切割位置,无论哪一个工作台必须处于同一水平高度。

常规结构的交换工作台系统,实现工作台交换时,上下工作台必须层叠于尾端交换工作台上,然后通过独立的升降机构选择上或者下工作台将被牵引至切割位置。

以下工作台位于切割位置为例,常规交换工作台系统的标准交换过程为:下工作台后移至交换工作台上,然后交换工作台下降,然后上工作台前移至切割位置,交换时间为两个工作台移动时间和一个上升(下降)时间,一般为50秒。为了提高切割效率,减少工作台交互时间,奔腾激光设计了一种新的工作台交互系统(图2),其结构主要包括:下平移工作台、上升降工作台、下平移工作台轨道、上升降工作台轨道和工作台交换驱动系统等几个部分。

图2 交互式工作台

工作台交换过程开始时,两个工作台在高度上处于同一水平面,此高度定义为工作高度,假定此时位于工作区域的是下平移工作台。交换开始后,下平移工作台水平后移,同时位于尾端的上升降工作台整体呈20°向上倾斜前移并上移至一定高度,上移的空间足够让下平移工作台通过,然后上升降工作台在此高度上向前平移,此时下平移工作台后端与上升降工作台前端层叠,两工作台继续相向移动,直至下平移工作台前端和上升降工作台尾端层叠,上升降工作台开始整体呈20°向下倾斜前移并下移至工作高度,完成交换。

若位于工作区域的是上升降工作台,交换开始后,上升降工作台整体呈20°向上倾斜后移并上移至一定高度,上移的空间足够让下平移工作台通过,同时位于尾端的下平移工作台前移,然后上升降工作台在此高度上向后平移,此时下平移工作台前端与上升降工作台后端层叠,工作台继续相对移动,直至下平移工作台后端和上升降工作台前端层叠,上升降工作台开始整体呈20°向下倾斜后移和下移至工作高度,完成交换。

下平移工作台轨道用于下平移工作台移动时的平移导向,上升降工作台轨道用于上升降工作台上升、平移和下降移动导向,两个工作台始终运行于不同的轨道。本工作台交换驱动系统上的滚轮同时驱动下平移工作台和上升降工作台,实现两个工作台同步运动。

由此可以看出,此工作台交互系统优点在于:

⑴无独立的升降装置,结构简单,无升降等待时间。

⑵两个工作台同步移动,减少一个工作台全行程运行时间。

⑶两个工作台运行于不同的导向轨道中,易于调节高度和升降位置。

⑷工作台交互式交换系统将交换循环时间提高到20秒,极大地提高了工作效率。