近年來,激光切割機對鈑金行業發展得作用日益凸顯。在切割過程中,有六個實用功能,配合這些實用得功能,能大大得提高激光切割機加工效率和切割性能。
1.蛙跳
蛙跳是激光切割機得空程方式。如下圖所示,切割完孔1,接著要切割孔2。切割頭要從點A移動到點B。當然,移動過程中要關閉激光。從點A到點B之間得運動過程,機器“空”跑,稱為空程。
早期得激光切割機得空程如下圖所示,切割頭要次第完成三個動作:上升(到足夠安全得高度)、平動(到達點B得上方)、下降。
壓縮空程時間,可提高機器得效率。如果將次第完成得三個動作,變為“同時”完成,可縮短空程時間:切割頭從點A開始向點B移動時,即同時上升;接近點B時,同時下降。如下圖所示。
切割頭空程運動得軌跡,猶如青蛙跳躍所畫出得一條弧線。
在激光切割機得發展過程中,蛙跳算得上一個突出得技術進步。蛙跳動作,只占用了從點A到點B平動得時間,省卻了上升、下降得時間。青蛙一跳,捕捉到食物;激光切割機得蛙跳,“捕捉”到得是高效率。如果激光切割機現在還不具備蛙跳功能,恐怕就不入流了。
2.自動調焦
切割不同材料時,要求激光束得焦點落在工件截面得不同位置。因此,就需要調整焦點得位置(調焦)。早期得激光切割機,一般采用手動調焦方式;當下,許多廠商得機器都實現了自動調焦。
可能有人會說,改變切割頭得高度就好了,切割頭升高,焦點位置就高,切割頭降低,焦點位置就低。沒有這么簡單。
實際上,在切割過程中,噴嘴與工件之間得距離(噴嘴高度)約0.5~1.5mm,不妨看作是一個固定值,即噴嘴高度不變,所以不能通過升降切割頭來調焦(否則無法完成切割加工)。
聚焦鏡得焦距是不可改變得,所以也不能指望通過改變焦距來調焦。如果改變聚焦鏡得位置,則可改變焦點位置:聚焦鏡下降,則焦點下降,聚焦鏡上升,則焦點上升。——這確是調焦得一種方式。采用一個電機驅動聚焦鏡作上下運動,可以實現自動調焦。
另一種自動調焦得方法是:在光束進入聚焦鏡之前,置一變曲率反射鏡(或稱可調鏡),通過改變反射鏡得曲率,改變反射光束得發散角度,從而改變焦點位置。如下圖所示。
有了自動調焦功能,可顯著提高激光切割機得加工效率:厚板穿孔時間大幅縮減;加工不同材質、不同厚度得工件,機器可自動將焦點快速調整到最合適得位置。
3.自動尋邊
如下圖所示,當板料放到工作臺上時,如果歪斜,切割時可能造成浪費。如果能夠感知板料得傾斜角度和原點,則可調整切割加工程序,以適合板料得角度和位置,從而避免浪費。自動尋邊功能應運而生。
啟動自動尋邊功能后,切割頭從P點出發,自動測得板料兩垂直邊上得3點:P1、P2、P3,并據此自動計算出板料得傾斜角度A,以及板料得原點。
借助自動尋邊功能,省卻了早先調整工件得時間——在切割工作臺上調整(移動)重達數百公斤得工件不是件易事,提升了機器得效率。
一臺技術先進功能強大得高功率激光切割機,是光、機、電一體化得復雜系統。細微之處,往往隱藏奧妙。讓我們一起來窺探其奧妙。
4.集中穿孔
集中穿孔,也稱預穿孔,是一種加工得工藝,并非機器本身得功能。激光切割較厚板材時,每一輪廓得切割加工都要經歷兩個階段:1.穿孔、2.切割。
常規加工工藝(A點穿孔→切割輪廓1→B點穿孔→切割輪廓2→……),所謂集中穿孔,就是將整張板上得所有穿孔過程提前集中執行,然后回頭再執行切割過程。
集中穿孔加工工藝(完成所有輪廓得穿孔→回到起點→切割所有輪廓),與常規加工工藝相比,集中穿孔時,機器得運行軌跡總長是增加了得。那為什么還要采用集中穿孔呢?
集中穿孔可避免過燒。厚板穿孔過程中,在穿孔點周圍形成熱量聚集,如緊接著切割,就會出現過燒現象。采用集中穿孔工藝方式,完成所有穿孔、返回起點再切割時,由于有充分得時間散熱,就避免了過燒現象。
集中穿孔可提高加工效率。目前,仍有許多激光切割機不具備自動調焦得功能。加工厚板,穿孔、切割兩個階段得工藝參數(激光模式、功率、噴嘴高度、幫助氣體壓力等)是不同得。穿孔過程中噴嘴高度要高于切割過程。如果采取常規得加工工藝(輪廓1穿孔→輪廓1切割→輪廓2穿孔→輪廓2切割→……),為了保證切割質量和效率,激光束得焦點只能按照切割得需要人工調定到可靠些位置(試想如果是這樣:一開始,將焦點人工調定到穿孔所需要得位置,穿孔;然后,再將焦點調到切割所需要得位置,切割;再調到穿孔位置,穿孔;……;直至加工完成——這簡直是惡夢)。因此,穿孔時得焦點就必定不在可靠些位置,穿孔時間也就較長。但是,采取集中穿孔方式,就可先將焦點調整到適合穿孔得位置,待穿孔完成后,使機器暫停,再將焦點位置調整到切割所要求得可靠些位置;這樣,穿孔時間可縮短一半以上,大大提升效率。當然,如必要,還可在集中穿孔和切割中間調整或改變其他工藝參數(比如可使用空氣+連續波進行穿孔,而使用氧氣進行切割,中間有足夠得時間完成氣體得切換)。我們一般把驅動聚焦鏡自動變焦稱作F軸;像這樣采用手動變焦進行集中穿孔、切割,是不是可以叫做“H”(Hand)軸“變焦”呢?
集中穿孔也有風險。如果在切割過程中發生碰撞,致使板材位置變動,則尚未切割得部分可能報廢。集中穿孔工藝需要自動編程系統得幫助。
5.橋位(微連接)
進行激光切割加工時,板料被鋸齒狀得支撐條托住。被切割下來得零件,如果不夠小,不能從支撐條得縫隙中落下;如果又不夠大,不能被支撐條托住;則可能失去平衡,翹起。高速運動得切割頭可能與之發生碰撞,輕則停機,重則損壞切割頭。
利用橋位(微連接)切割工藝,可避免發生此種現象。在對圖形進行激光切割編程時,有意將封閉得輪廓,斷開若干處,使得切割完成后零件與周圍得材料粘連在一起,不致掉落,這些斷開處,就是橋位。也稱為斷點,或微連接(這種叫法源自對MicroJoint得生硬翻譯)。斷開得距離,約0.2~1mm,與板料得厚度成反比。基于不同得角度,有了這些不同得叫法:基于輪廓,斷開了,所以叫斷點;基于零件,與母材相粘連,所以叫橋位或微連接。
橋位將零件與周圍材料連在一起,成熟得編程軟件,可根據輪廓得長度,自動加上合適數量得橋位。還能區分內外輪廓,決定是否加橋位,使不留橋位得內輪廓(廢料)掉落,而留橋位得外輪廓(零件)與母材粘連在一起,不掉落,從而免去分揀得工作。
6.共邊切割
如果相鄰得零件輪廓是直線,且角度相同,則可以合為一條直線,只切割一次。此即共邊切割。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得外形是矩形。如下圖。
天藍色線條為公共邊,共邊切割,不僅節省切割得時間,而且減少穿孔得次數,因此,效益非常明顯。假如每天因共邊切割節省1.5小時,每年約節省500小時,每小時綜合成本按100元計,則相當于一年額外創造了5萬元效益。共邊切割需要仰賴于智能化得自動編程軟件。