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DF系列数控光纤激光切割机技术详解

2011-05-06 返回列表

      DF系列数控光纤激光切割机采用光纤激光器作为激光源,光纤传输,机床为龙门结构型式,双边齿轮齿条传动,Siemens 840D 双边固定交流伺服电机同步驱动。配备精密减速器和斜齿轮、齿条运动机构,独创的双边驱动同步补偿技术,保证了精度高、运行速度快。横梁双边驱动结构设计合理,具有高刚性、高精度,而且结实可靠,有良好的稳定性。整机结构紧凑,精度高、速度快,整体刚性好,运行速度单轴达到150m/min,最大加速度达到2G。

 

      主要技术问题答疑如下:

 

1、光纤激光器有哪些特点?

      光纤激光器在工业产品上的应用在近几年得到了快速发展,其近红外波长(1080nm)更有利于金属材料的吸收,特别在大功率焊接、切割领域,表现出良好的加工能力和经济性。和气体CO2激光器相比,光纤激光器具有以下特点:低维护,低能耗,低运行成本;光纤传输,不需反射镜片,不用调整外光路;耗电量低,节能环保,激光器不消耗工作气体。同时,近红外波长激光对人体更容易产生伤害,特别是对眼睛的辐射损伤,要求设备具有更好的密封等防护功能。

 

2、光纤切割工艺有哪些特点?

      光纤激光器在金属板材切割方面的应用,和传统的CO2激光器切割相比,变化在于外光路、切割头、辅助气体等。激光直接通过光纤传输到切割头,光路稳定可靠,保证机床全幅面切割的一致性,机床不需要外光路保护气体,将不用配备空压机等空气处理系统;激光到切割头后进行耦合、聚焦,通常可配置焦长125mm或200mm的聚焦镜,聚焦镜和喷嘴之间装有保护镜片,用以防止聚焦镜受污染;光纤激光具有良好的聚焦性能,焦深短,切割缝宽更窄(可达0.1mm),速度更高,适合中薄板的快速切割。

 

3、为什么采用龙门结构型式?

      数控激光切割机常采用的结构型式有龙门式、悬臂式、中间倒挂横梁等。随着激光加工应用向高速、高精、高稳定性的发展要求,以及控制技术的发展提高,龙门式结构以其独特的结构优势,成为目前世界上的主流机型,也是各知名品牌激光切割机所采用的结构型式。

 

4、双边驱动有什么特点?

      龙门结构的激光切割机有两种运动形式,一种是加工时龙门移动、工作台固定,二是龙门固定、工作台移动。对于大幅面、高速、高性能的激光切割机,常采用第一种形式,因为工作台带着工件移动不适合高速和厚板材的切割。本公司的DF系列数控光纤激光切割机为第一种形式,而且为双边传动和驱动,即龙门横梁的两边均对称安装有齿轮齿条和伺服电机,实现双齿轮齿条传动、双伺服电机驱动。双边驱动保证横梁受力平衡,横梁运行同步。而某些其它厂家的激光切割机采用龙门单边驱动,伺服电机安装在龙门横梁的一端,再通过一根长轴将驱动力传递到另一端,实现双齿轮齿条传动、单伺服电机驱动。单边驱动使得横梁两端受力不对称,影响同步精度,降低机床的动态性能。

 

5、为什么采用斜齿轮齿条传动?

      数控机床常用的几种直线轴传动方式有滚珠丝杠、齿轮齿条、直线电机。滚珠丝杠传动常用于中低速、小行程的数控机床;齿轮齿条传动应用广泛,可实现高速度、大行程;直线电机多应用于高速度、高加速度、有特殊结构的数控机床。另外,齿轮齿条又分为直齿和斜齿两种。斜齿相对于直齿,啮合面积更大,齿轮和齿条间的传动会更平稳。

 

6、怎样保证双边驱动的同步和双边传动的精度?

      双边驱动的同步性影响龙门横梁运行的速度、加速度、定位精度和稳定性。DF系列数控光纤激光切割机使用西门子840D数控系统,双边驱动的伺服电机都带编码器实现速度和位置控制。840D系统内核具有专门的同步控制功能,双边伺服电机都有精确的零点位置,同时回参考点后,以双零点位置作为同步的起点,精度更高。双伺服电机在位置控制循环周期内完成速度和位置的同步控制,没有主从之分,是完全同步、无差异化的控制。

      双边传动的精度直接决定了龙门轴的定位精度,并会影响双边驱动的同步性。虽然双边传动的伺服电机、齿轮齿条都是同样的规格,龙门轴做大行程运动时,双边传动的机械误差是很难避免的。西门子840D数控系统独有的同步控制技术,可以对同步控制的双边分别进行位置补偿,消除双边传动的机械误差,确保龙门轴在全幅面内的定位精度。

 

7、龙门横梁是用什么材料制成的?有什么特点?

      DF系列数控光纤激光切割机的龙门横梁均为整体铸造铝横梁,相比传统的焊接钢结构件,具有更高刚性、高强度、高稳定性的特点。同时,公司拥有国家专利技术,解决了铝横梁和钢结构床身之间由于热膨胀系数不一致造成的影响,在龙门横梁的一侧设计有专用的横向补偿机构,消除不同的热膨胀系数产生的误差,确保机床在夏天、冬天等不同的温度环境下都能稳定运行。

 

8、高速交换工作台有什么特点?

      DF系列数控光纤激光切割机配备高速交换工作台,双工作台同时交换,传动方式稳定、可靠、高效,交换时间可控制在8秒以内,在切割速度提升的同时,大大节省了上下料辅助时间,提高了整机的加工效率。

 

9、如何实现对不同材料、不同厚度板材的高效穿孔?

      该机具有脉冲、坡调、爆孔等多种穿孔方式。薄碳钢、不锈钢板切割还可使用连续飞行穿孔,中厚板碳钢可使用脉冲坡调穿孔,厚碳钢可使用预爆孔再转脉冲的方式;不锈钢、铝板的切割可设置氮气或氧气穿孔,厚度大的材料可设置穿孔后自动切个工艺小孔,让轨迹切割更加顺畅。

 

10、如何保证小圆的切割精度?

      小圆的切割精度主要取决于两方面,一是机床的控制精度,二是小圆的切割工艺质量。西门子840D系统具有专门的圆弧精度控制功能,保证小圆的轨迹控制精度;关于切割工艺质量,法利莱公司所有的激光切割机都有多层参数切割功能,在同一个加工程序里,同一块板材上,可以调用不同的工艺参数切割,针对小圆的切割,可以调用小圆切割参数数据,用脉冲等切割方式实现小圆的完好切割。

 

11、如何缩短不同材料及厚度的板材的转换时间,以便提高工作效率?

      所有材料及厚度的板材的切割数据都保存在专家数据库里,可随时自动调用;加工辅助气体自动控制切换,省去人工操作;同一程序里可实现多种材料和厚度板材的一次切割。

 

12、如何计算模拟工件切割时间和成本?

      法利莱公司所有的激光切割机都配套专用的激光切割CAM套料软件,实现和设备的专家数据库完美结合,与客户的产品加工设计文件衔接,达到编程自动化,文件传输网络化。系统可自动计算加工工件的切割长度、穿孔数量、空移距离,结合专家数据库的切割速度、穿孔时间等工艺数据,来准确计算工件切割时间。再通过输入辅助上下料时间、成本单价等信息,系统可自动输出加工成本信息。

 

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