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    激光切割的六种方式

      发表时间:2019-10-09 16:02  次阅读

    近年来,激光切割对钣金行业发展的作用日益凸显。

    在激光切割过程中,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机加工效率和切割性能。


    1.蛙跳


    蛙跳是激光切割的空程方式。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。


    激光切割的六种方式

    早期的激光切割的空程如下图所示,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。


    激光切割的六种方式


    压缩空程时间,可提高机器的效率。如果将次第完成的三个动作,变为“同时”完成,可缩短空程时间:切割头从点A开始向点B移动时,即同时上升;接近点B时,同时下降。如下图所示。


    激光切割的六种方式

    切割头空程运动的轨迹,犹如青蛙跳跃所画出的一条弧线。


    在激光切割机的发展过程中,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;激光切割机的蛙跳,“捕捉”到的是高效率。

    如果激光切割机现在还不具备蛙跳功能,恐怕就不入流了。


    2.自动调焦


    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)。

    早期的激光切割机,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。

    可能有人会说,改变切割头的高度就好了,切割头升高,焦点位置就高,切割头降低,焦点位置就低。没有这么简单。

    实际上,在切割过程中,喷嘴与工件之间的距离(喷嘴高度)约0.5~1.5mm,不妨看作是一个固定值,即喷嘴高度不变,所以不能通过升降切割头来调焦(否则无法完成切割加工)。

    聚焦镜的焦距是不可改变的,所以也不能指望通过改变焦距来调焦。

    如果改变聚焦镜的位置,则可改变焦点位置:聚焦镜下降,则焦点下降,聚焦镜上升,则焦点上升。——这确是调焦的一种方式。采用一个电机驱动聚焦镜作上下运动,可以实现自动调焦。

    另一种自动调焦的方法是:在光束进入聚焦镜之前,置一变曲率反射镜(或称可调镜),通过改变反射镜的曲率,改变反射光束的发散角度,从而改变焦点位置。如下图所示。


    激光切割的六种方式


    有了自动调焦功能,可显著提高激光切割机的加工效率: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.自动寻边


    如下图所示,当板料放到工作台上时,如果歪斜,切割时可能造成浪费。

    如果能够感知板料的倾斜角度和原点,则可调整切割加工程序,以适合板料的角度和位置,从而避免浪费。自动寻边功能应运而生。

    启动自动寻边功能后,切割头从P点出发,自动测得板料两垂直边上的3点:P1、P2、P3,并据此自动计算出板料的倾斜角度A,以及板料的原点。

    借助自动寻边功能,省却了早先调整工件的时间——在切割工作台上调整(移动)重达数百公斤的工件不是件易事,提升了机器的效率。

    一台技术先进功能强大的高功率激光切割机,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,也称预穿孔,是一种加工的工艺,并非机器本身的功能。激光切割较厚板材时,每一轮廓的切割加工都要经历两个阶段:1.穿孔、2.切割。


    激光切割的六种方式


    常规加工工艺(A点穿孔→切割轮廓1→B点穿孔→切割轮廓2→……),所谓集中穿孔,就是将整张板上的所有穿孔过程提前集中执行,然后回头再执行切割过程。


    激光切割的六种方式


    集中穿孔加工工艺(完成所有轮廓的穿孔→回到起点→切割所有轮廓),与常规加工工艺相比,集中穿孔时,机器的运行轨迹总长是增加了的。那为什么还要采用集中穿孔呢?


    集中穿孔可避免过烧。厚板穿孔过程中,在穿孔点周围形成热量聚集,如紧接着切割,就会出现过烧现象。采用集中穿孔工艺方式,完成所有穿孔、返回起点再切割时,由于有充分的时间散热,就避免了过烧现象。


    激光切割的六种方式


    集中穿孔可提高加工效率。目前,仍有许多激光切割机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?集中穿孔也有风险。

    如果在切割过程中发生碰撞,致使板材位置变动,则尚未切割的部分可能报废。集中穿孔工艺需要自动编程系统的帮助。


    5.桥位(微连接)


    进行激光切割加工时,板料被锯齿状的支撑条托住。

    被切割下来的零件,如果不够小,不能从支撑条的缝隙中落下;如果又不够大,不能被支撑条托住;则可能失去平衡,翘起。

    高速运动的切割头可能与之发生碰撞,轻则停机,重则损坏切割头。

    利用桥位(微连接)切割工艺,可避免发生此种现象。在对图形进行激光切割编程时,有意将封闭的轮廓,断开若干处,使得切割完成后零件与周围的材料粘连在一起,不致掉落,这些断开处,就是桥位。也称为断点,或微连接(这种叫法源自对MicroJoint的生硬翻译)。

    断开的距离,约0.2~1mm,与板料的厚度成反比。基于不同的角度,有了这些不同的叫法:基于轮廓,断开了,所以叫断点;基于零件,与母材相粘连,所以叫桥位或微连接。


    激光切割的六种方式


    桥位将零件与周围材料连在一起,成熟的编程软件,可根据轮廓的长度,自动加上合适数量的桥位。

    还能区分内外轮廓,决定是否加桥位,使不留桥位的内轮廓(废料)掉落,而留桥位的外轮廓(零件)与母材粘连在一起,不掉落,从而免去分拣的工作。


    6.共边切割


    如果相邻的零件轮廓是直线,且角度相同,则可以合为一条直线,只切割一次。此即共边切割。显而易见,共边切割减少了切割长度,可显著提高加工效率。


    共边切割并不要求零件的外形是矩形。如下图。


    激光切割的六种方式


    天蓝色线条为公共边,共边切割,不仅节省切割的时间,而且减少穿孔的次数

    因此,效益非常明显。假如每天因共边切割节省1.5小时,每年约节省500小时,每小时综合成本按100元计,则相当于一年额外创造了5万元效益。共边切割需要仰赖于智能化的自动编程软件。


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