摘 要:激光切割機(jī)床在切割板材時(shí)不同的聚焦鏡焦點(diǎn)位置對(duì)穿孔和切割效果有較大影響,因此需要頻繁調(diào)整聚焦鏡的焦點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)板材加工中快速穿孔和切割。如果進(jìn)行手動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整,則操作繁瑣,而且影響效率。變形鏡的曲率變化可以使激光光束在傳導(dǎo)至聚焦鏡時(shí)焦點(diǎn)隨之變化,因此可以將變形鏡應(yīng)用在激光機(jī)床上作為自動(dòng)調(diào)整焦點(diǎn)裝置,從
而提升機(jī)床使用效率。
關(guān)鍵詞:變形鏡;焦點(diǎn);激光機(jī)床
0 、引 言
激光切割機(jī)在板材加工中的應(yīng)用越來越廣泛,但由于早期機(jī)床技術(shù)薄弱,機(jī)床功能不太完善,僅僅能夠勉強(qiáng)滿足使用。而目前激光技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn),機(jī)床原有功能已不能適應(yīng)當(dāng)前需要,如果能在相關(guān)功能上進(jìn)行改造,可以提高機(jī)床性能,在花費(fèi)盡可能少的情況下就可以滿足客戶的需要。某公司欲對(duì)早期購買的數(shù)控激光切割機(jī)在提高機(jī)床加工效率上進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)。
1 、背景技術(shù)
該 機(jī) 床 為 2008 年的激光切割機(jī),該機(jī)床采用FANUC CO2 的 4 kW 激光器,數(shù)控系統(tǒng)為 FANUC 18iL。通過對(duì)該機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、精度等進(jìn)行全面分析,我
們發(fā)現(xiàn)機(jī)床性能良好,切割速度快,工件的切割斷面光潔。但是切割頭的焦點(diǎn)調(diào)整為手動(dòng)調(diào)整,比較繁瑣和費(fèi)時(shí);同時(shí)機(jī)床在加工 6 mm 厚以上的碳鋼板材,穿孔時(shí)間
過長,嚴(yán)重影響了機(jī)床的加工效率。因此僅需縮短機(jī)床切割時(shí)的穿孔時(shí)間和焦點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整改進(jìn)就可以提高機(jī)床整個(gè)加工效率。
2 、設(shè)計(jì)原理
由 于 激 光 切割機(jī)床 在 切 割 板材時(shí) 不 同的 聚 焦鏡焦點(diǎn) 位 置 對(duì) 穿孔和 切 割 效果 有較大影響,因此需要頻 繁 調(diào) 整 聚焦鏡的焦點(diǎn)位置。早期機(jī) 床 一 般 采 用的是通 過 手 動(dòng) 調(diào)整切割頭焦點(diǎn),如圖 1。
在切割碳鋼板材時(shí),切割時(shí)焦點(diǎn)在板材表面左右,而實(shí)際上穿孔時(shí)焦點(diǎn)在板材下則更易穿透,如果通過采用變形鏡能自動(dòng)調(diào)節(jié)焦點(diǎn)位置,就可以使穿孔時(shí)間大大縮短,提高碳鋼穿孔的加工效率,如圖 2。
同時(shí)在加工不銹鋼材料時(shí),以前隨著板厚不同而頻繁手動(dòng)調(diào)節(jié)切割頭焦點(diǎn),通過采用變型鏡可以自動(dòng)控制聚焦鏡焦點(diǎn)位置,也就提高了不銹鋼材料的加工效率。
因此可以通過采用 0~10 V 模擬量電壓控制比例閥的氣壓使變形鏡的曲率變化,從而使聚焦鏡的焦點(diǎn)隨之變化。
3 、線路整改
在 FANUC 18i-LB 系統(tǒng)上增加變形鏡穿孔功能需增加一個(gè)端子型 I/O 模塊基本模塊和擴(kuò)展模塊 E,具體的線路整改詳見圖 3。
4、 PLC 軟件設(shè)計(jì)、變形鏡的設(shè)定及子程序
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,我們將控制地址按如下定義:
X40:2001/8
Y40:2001/4
通過對(duì)宏變量數(shù)值的設(shè)定來改變變形鏡的曲率,從而達(dá)到調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的目的:
#530 當(dāng)前變形鏡數(shù)值
#531 第一次變焦時(shí)變形鏡數(shù)值 推薦數(shù)值:1.0
#532 第二次變焦時(shí)變形鏡數(shù)值 推薦數(shù)值:1.2
#533 第三次變焦時(shí)變形鏡數(shù)值 推薦數(shù)值=#534
#534 切割時(shí)變形鏡數(shù)值 具體焦點(diǎn)數(shù)值
表1 焦點(diǎn)位置及宏數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系
宏參數(shù) #530=0.67 是焦點(diǎn)為 0,宏參數(shù)+0.08 焦點(diǎn)位置向下移動(dòng)約 1 mm,宏參數(shù)-0.08 焦點(diǎn)位置向上移動(dòng) 1 mm。
5、 改造效果
當(dāng)我們對(duì)機(jī)床的硬件和軟件進(jìn)行改造后,在穿孔效率上提高明顯,表 2 為改造前后的時(shí)間對(duì)比。
表 2 改造前后的時(shí)間對(duì)比
6、 結(jié) 語
此次改造,通過在已有舊機(jī)床局部進(jìn)行了改進(jìn),用戶僅僅花了較少的費(fèi)用,機(jī)床使用效率卻得到很大的提升,取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
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