近幾年,激光切割機(jī)對鈑金行業(yè)發(fā)展的作用日益凸顯,一臺技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的激光切割機(jī)是光、機(jī)、電一體化的復(fù)雜系統(tǒng),它實(shí)用的切割功能是實(shí)現(xiàn)高效率、高品質(zhì)板材加工的重要保障,本文通過對激光切割功能的盤點(diǎn),旨在讓讀者更深入地認(rèn)識激光切割工藝,從而更好地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中來。
蛙跳
加工圖1所示板材時,切割完孔1,接著切割孔2,切割頭要從點(diǎn)A移動到點(diǎn)B,機(jī)器是“空”跑的,且切割頭移動時要關(guān)閉激光,這個運(yùn)動過程稱為空程。蛙跳就是激光切割機(jī)的空程方式。
早期激光切割機(jī)空程運(yùn)行時切割頭的行走路徑如圖2所示,切割頭要次第完成三個動作:上升(到足夠安全的高度)、平動(到達(dá)點(diǎn)B的上方)、下降。
壓縮空程時間,可提高機(jī)器運(yùn)行效率。如果將次第完成的三個動作,變?yōu)?/font>“同時”完成,可縮短空程時間,切割頭從點(diǎn)A開始向點(diǎn)B移動的同時伴隨上升動作,接近點(diǎn)B的同時增加下降動作,即切割頭空程運(yùn)動的軌跡,猶如青蛙跳躍所畫出的一條弧線。
在激光切割機(jī)發(fā)展過程中,蛙跳稱得上是一個突出的技術(shù)進(jìn)步。蛙跳動作,只占用了從點(diǎn)A到點(diǎn)B平動的時間,省卻了上升、下降的時間。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。
自動調(diào)焦
切割不同材料時,要求激光束的焦點(diǎn)落在工件截面的不同位置,如圖3所示。
因此需要調(diào)整焦點(diǎn)位置,即調(diào)焦。早期的激光切割機(jī),一般采用手動調(diào)焦方式。如今,許多廠商的激光切割機(jī)都實(shí)現(xiàn)了自動調(diào)焦功能。
有人認(rèn)為,只要改變切割頭的高度,切割頭升高,焦點(diǎn)位置就升高,切割頭降低,焦點(diǎn)位置就降低。事實(shí)上,并沒有這么簡單。眾所周知,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,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(diào)焦,否則無法完成切割加工。
聚焦鏡的焦距是不可改變的,所以也不能通過改變焦距來調(diào)焦。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。這是自動調(diào)焦的一種方式,需要通過電機(jī)驅(qū)動聚焦鏡作上下運(yùn)動,以實(shí)現(xiàn)自動調(diào)焦功能。
另一種自動調(diào)焦的方法是:在光束進(jìn)入聚焦鏡之前,配置一個變曲率反射鏡(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(圖4)。
有了自動調(diào)焦功能,可顯著提高激光切割機(jī)的加工效率,加工厚板時穿孔時間大幅縮減,加工不同材質(zhì)、不同厚度的工件時,機(jī)器可自動將焦點(diǎn)快速調(diào)整到最合適的位置。
自動尋邊
當(dāng)板料放到工作臺上時,若板料歪斜,切割時可能造成浪費(fèi)。若切割機(jī)能夠感知板料傾斜的角度和原點(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)。
啟動自動尋邊功能后,切割頭從P點(diǎn)出發(fā),自動測得板料兩垂直邊上的3點(diǎn):P1、P2、P3,并據(jù)此自動計算出板料的傾斜角度A,以及板料的原點(diǎn),如圖5所示。借助自動尋邊功能,省卻了原先調(diào)整工件的時間,降低了工作強(qiáng)度,提升了切割效率。
集中穿孔
集中穿孔也稱預(yù)穿孔,是一種加工工藝,并非激光切割機(jī)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(jīng)歷兩個階段,一是穿孔,二是切割。
常規(guī)加工工藝為: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,就是將整張板材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。集中穿孔加工工藝為:完成所有輪廓的穿孔→回到起點(diǎn)→切割所有輪廓,如圖6所示。
與常規(guī)加工工藝相比,集中穿孔時,機(jī)器的運(yùn)行軌跡總長是增加的。但是,這種加工工藝可以避免過燒現(xiàn)象的發(fā)生。厚板穿孔過程中,在穿孔點(diǎn)周圍形成熱量聚集,若緊接著進(jìn)行切割加工,就會出現(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,由于有充分的時間散熱,就避免了過燒現(xiàn)象。
集中穿孔也存在風(fēng)險。如果在切割過程中發(fā)生碰撞,致使板材位置變動,則尚未切割的部分可能報廢。集中穿孔工藝的應(yīng)用需要配合自動編程系統(tǒng)的使用。
橋位(微連接)
進(jìn)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;如果不夠大,不能被支撐條托住,都可能會失去平衡,乃至翹起。高速運(yùn)動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。在對板材進(jìn)行激光切割編程時,可將封閉的輪廓斷開若干處,使切割完成后,零件與周圍材料粘連在一起,不致掉落,這些斷開處,就是橋位,也稱為斷點(diǎn)或微連接,如圖7所示。斷開距離一般為0.2~1mm,與板料厚度成反比。
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,自動加上合適數(shù)量的橋位。還能區(qū)分內(nèi)外輪廓,決定是否增加橋位,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,從而免去分揀工作。
共邊切割
如果相鄰零件的輪廓是直線且角度相同,則可以合為一條直線,只切割一次,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,如圖8所示。
圖8中天藍(lán)色線條為公共邊,共邊切割不僅節(jié)省切割時間,而且減少穿孔次數(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,每年節(jié)省約500小時,每小時綜合成本按100元計算,則相當(dāng)于一年額外創(chuàng)造了5萬元效益。共邊切割工藝的應(yīng)用需要依賴于智能化編程軟件的使用。
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