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3.2 国内数控激光切割技术发展方向,Z轴行程为250 mm

点击: 130 次  来源:http://www.shabbyhome28.com 时间:2020-04-21

济南铸造锻压机械研究所(展台号:W4-B201)将在CIMT 2009(第11届中国国际机床展览会,4月6日至11日,北京)上展出飞行光路数控激光切割机LCF-153。

随着激光加工技术的不断发展.激光切割在越来越多的领域中发挥起重要作用。介绍了国内外高功率激光切割技术的发展现状、发展趋势、市场应用现状及前景分析,提出了我圜高功率激光切割产业的技术发展方向。1 引言 激光加工技术是融合了光、机、电、材料加工及检测等学科的复合型先进制造技术。它与现代数控技术相结合构成的高效自动化加工设备,可以突破许多传统制造方法无法实现的技术瓶颈,在能源、交通运输、钢铁冶金、船舶与汽车制造、电子电气工业、航空航天等国民经济支柱产业发挥了不可替代的作用。 目前,汽车、船舶、航空、航天、钢铁、能源设备等行业急需激光切割设备,特别是高端设备,所以提高我国激光切割设备制造水平十分重要。它既可以满足国内市场需求,打破国外在 该领域的技术垄断,又可以促进我国激光切割技术的进步。实现更高速度、高精度、智能化激光切割将是数控激光切割技术发展的目标。2 发展数控激光切割机产业的重要意义及其市场分析 2.1 发展数控激光切割机产业的重要意义 在高功率数控激光切割成套设备开发及制造方面,经过十几年的发展,我国激光切割技术及装备从无到有,已逐步形成一定产业规模。2007年国内大型激光切割设备的销售额达到15亿元,在中低端产品方面基本占领国内市场,并有部分产品出口。但与美国、欧盟、日本等发达国家相比,我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段,而且高功率激光器、激光专用控制系统、激光光束传输控制、激光切割专有技术等绝大部分核心技术还依赖进口。目前,国际上德国通快 TRUMPF公司、瑞士百超BYSTRONIC和意大利PRIMA等国际知名公司已经开发出大功率、大幅面、高速、飞行光路、多维立体、数控自动的激光切割机。在高端激光切割系统领域,我国与国际先进水平存在较大差距,产品基本依赖进口,每年不得不花费数十亿元从国外引进相关技术与设备。如船舶制造业中厚钢板的激光切割设备、三维立体激光切割设备、有色金属激光切割设备等,引进价格昂贵、订货周期长、售后服务无法及时保证,严重制约了我围困民经济的发展。并且由于国外在该领域出口对我国有明确的限制,采用许可证制度,严格规定该项技术不能用于军工、航空航天等领域,因此我国急需突破该项技术。 随着我国船舶、汽车、航空航天、钢铁、发电设备等行业的快速发展,全球制造业的中心向我国转移,我国数控激光切割成套设备市场需求年增长速度达到50%以上,数控激光切割技术更以其柔韧性和灵活性在薄板加工领域逐步取代了传统加工手段。针对汽车、船舶、航空、航天、钢铁、能源设备等行业急需的激光切割设备,攻克大幅面高精度数控激光切割的床身机械设计、基于高速切割的直线电机驱动及相关运动系统、基于5轴联动三维激光切割技术、高功率光束传输技术、数控切割软件、厚板激光切割技术等技术难题,解决高功率激光器、激光传输控制、精密机床、数控系统等核心技术,开发高速高精度激光切割机、大幅面厚板激光切割机、三维立体数控激光切割机、航天航空用有色金属激光器切割机等高性能激光切割系统,对打破国外厂家在该领域的垄断,实现进口替代,节约外汇储备,满足国内市场的需求,积极带动我国关键行业装备制造业的快速健康发展具有重要意义。另外,还可带动相关产业链的延伸与发展,大力推动大功率激光器、光学零部件、导光系统、数控系统、电气控制系统、精密机械加工、精密仪器仪表、电子元器件、计算机软件等上游产业链的技术进步和产业升级。 2.2 数控激光切割机的市场应用现状和前景分析 高功率数控激光切割成套设备全球累计拥有量已达35000台(套)左右,而我国目前高功率数控激光切割成套设备的拥有量为1500台左右。随着装备制造业的快速发展,我国数控激光切割成套设备已进入快速增长期,年增长率达50%以上。应用行业包括:汽车、船舶、航空、核工业、机械制造、钢铁、纺织、石油、激光加工中心等。 在2006年全国激光加工学术年会上,专家们认为:到“十一五”末期,我国每年至少需要1500多台套高功率数控激光切割机,到“十二五”末期,我国高功率数控激光切割机市场需求量将达到10000台套,其中除了通用激光切割机之外,对高速高精度激光切割机、大幅面厚板激光切割机、三维立体数控激光切割机、航天航空用有色金属激光器切割机等高性能激光切割系统的需求也与日俱增。 国外汽车生产过程中,普遍采用三维激光切割机对覆盖件、门板等进行精确切边。再采用激光焊接机械手进行高质量自动焊接,不仅确保产品质量,而且生产效率极高。在样车开发和小批量生产中,高度柔性的激光三维切割取代大量的冲孔和修边模具,不仅节省大量模具,同时使新车型的开发周期大为缩短。在欧洲,几乎所有汽车制造厂在汽车研制开发和生产中均的采用激光加工。激光制造技术在汽车制造中应用的广度和深度已经成为汽车工业先进性的重要标志。国内已有汽车生产企业引进激光切割和激光焊接生产线,其他企业在未来的发展规划中也都有引进计划。三维激光切割机对提高新车型开发速度具有重要的促进作用。 开发高精度三维激光切割机,对提高我国航天航空技术装备水平具有重要的战略意义。国防军事装备对高性能激光切割机的需求更为迫切,如三维立体激光切割机在直升飞机螺旋桨曲面加工中的应用,可以大大缩短产品试制时间,提高部件性能。 在世界市场上,激光切割机正在向高功率、大幅面、厚板材方向发展。切割焊接是造船行业最基础的加工工艺,目前我国船用钢板切割一般采用火焰切割、等离子切割,由于精度有限,特别是对特殊材料的甲板和船体材料,许多国外大型造船厂普遍采用大幅面厚板材激光切割机,国内造船企业已经开始进行设备选购,特别是特种用途的船艇,采用激光切割已经成为一种必须的加工手段。预计在未来5-10年,这一应用行业的生产需求极大。随着“精密造船”时代的来临,高功率CO2 激光切割技术及装备在先进国家造船业得到了越来越广泛的普及应用。 大幅面厚板材激光切割机在其他重要行业也有迫切的需求,如航空航天发动机转子毂的切割、钢铁冶金行业热轧钢坯的激光切割、坦克、装甲车厚装甲精密切割、发电设备中发电机组转子的精密切割等。 随着我国铁路建设、公路建设、水利建设、水电建设、能源、矿山建设、建筑业等重大工程的推进,到2015年,我国工程机械市场需求量将达到2000亿元以上,大幅面厚钢板激光切割机将在我国工程机械行业得到普遍应用。2007年,国内某著名重工机械企业对27台3m×30m大幅面20mm厚钢板激光切割机进行招标,由于国内激光企业无厂家符合技术要求,所有订单都被国外厂家获得。另一重工企业需求6台3m×30m大幅面20mm厚钢板激光切割机。也全部由国外厂家中标,仅此两家合同金额就高达2亿元。 全球激光制造技术发展飞速,我国与国际激光技术水平的差距有所增大,高端的激光加工成套装备几乎全部依赖进口,致使国外激光制造装备在我国市场的占有率高达70%。预计未来10年内,我国对这些高性能激光切割系统的市场需求量将达到100亿元。如此迫切和巨大的市场需求反应出激光加工的手段已经覆盖到国民经济各个重要领域,同时也影响着国防、航空航天等关键技术的突破,我们不仅仅是解决目前国内该产品的空白,同时也旨在解决激光加工领域多层面技术核心问题,如激光数控、激光机床新型结构、高质量激光加工的技术瓶颈等。3 技术现状、发展趋势以及需突破的共性关键技术 3.1 国外数控激光切割技术现状与发展趋势 目前,国际上有代表性的激光切割设备制造商有:德国通快TRUMPF公司,瑞士百超BYSTRONIC,意大利PRIMA,美国WHITNEY公司和日本TANAKA公司等,他们的代表性技术如下表。这些国际知名公司已陆续开发出了大功率、大幅面、高速、飞行光路,三维立体、数控自动的激光切割机,并且每年都在推出新的机型。如百超2002年推出加速度2g,2007年推出3g的高速机床,技术发展之迅速可见一斑。 随着激光切割的逐步普及,市场要求进一步提高切割效率(高速切割)、降低待机时间(自动上下料系统)、扩大应用面(向三维立体切割、厚板、高反射材料发展)、降低运行成本(降低电耗)等。国外激光切割技术发展趋势有: 3.1.1 高速度 在设备的运行速度上,目前多家企业竞相开发高速高精度切割机,用以取代机械冲床,例如瑞士百超激光有限公司推出的BYSPEED机型,切割速度可达 40m/min,加速度为3g,可切割20 mm的不锈钢,12mm的铝合金和6mm的紫铜等,其电耗仅60kW,机器有效利用率可达95%,在薄板加工效率上与冲床相当。 普瑞玛工业公司最新推出的SYNCRONO机床则采用了一种与众不同的全新设计理念,首次在激光切割设计中引入了并联机床的概念,并将两台机床合二为一:一台具有极高动态性能和极轻重量的小型切割机床(切割头)和一台负责在大加工范围内移动的大型传统机床,两者之间通过数控实现完美的同步运动和最佳的加工效率优化。由于切割头部分的重量极轻,故能实现非常高的动态性能,同时机床还采取了特殊的动态平衡设计和专门优化的驱动控制算法,使其在高速运动的同时轨迹光滑且完全避免了振动。这种设计的结果使SYNCRONO机床达到了一种超乎想象的加T效率,其切割时的加速度可达6g,一分钟内可以切割1000个孔,几乎比目前市场上最快的切割机还要快一倍。同时其运行成本远远低于对手,实际上,SYNCRONO正在开创一个激光切割新时代。 3.1.2 多自由度 激光切割机广泛地应用到复杂曲面,工件的加工,如激光切割机器人、专门用于管材切割的2.5D激光切割机、3D光纤传输激光切割机等。 以前的三维激光切割机只能进行汽车内饰件的切割,无法加工金属冲压件。普瑞玛工业公司创造性地将电容式传感器集成到三维激光切割设备中,使机床可以自动适应冲压件弹性变形造成的误差,从而使三维激光切割技术真正成为汽车车身加工的一种精密、灵活的加工手段,广泛应用于汽车、航天航空工业、工程机械、模具、健身器材、钣金加工等制造领域。 3.1.3 大幅面大厚板 目前,国际上出现了“精密造船”的概念,美国、欧盟、日本、韩国等围家和地区的船舶制造普遍采用高功率激光切割技术。目前国外主流大幅面激光切割机一般采取机载激光器结构,加工幅面为3m×25m,切割板厚可达到40mm,在船舶、舰艇等行业得到越来越多的应用。 3.1.4 智能化 进一步把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的T件定位相结合,将自动排料、切割工艺数据库、远程诊断、远程控制集成一体,把激光切割的功能部件与其他加工方法组合,制成如激光冲床等多功能加工机,更符合工厂复杂加工高效的需要,它兼有激光切割的多功能性和其他加工形式的高速高效的特点,可同时完成切割、打孔、打标、划线、成形等。 3.2 国内数控激光切割技术发展方向 近几年来,我国在数控激光切割技术装备领域发展迅速,二氧化碳激光器功率达到4kW,加工幅面从3015到6030都能实现,各种光路设计都已成熟应用,在驱动方面普遍采用直线电机伺服系统,国产数控激光切割设备已经具备较强的市场竞争能力。 随着激光切割技术应用的迅速普及,市场空间不断拓宽。我国数控激光切割技术装备的发展重点应关注以下领域: 3.2.1 开发高速高精数控激光切割设备 掌握3g以上加速度运动系统的设计与制造技术和高精高速下机床运动系统的设计与制造技术。定位速度120~180 m/min,切割速度50~80m/min,切割表面粗糙度小于6.3μm,切割头定位精度±0.02 mm/m,重复定位精度0.01mm/m,用于激光高速切孔时,切割速度达到1000孔/min。 3.2.2 开发高精度三维激光切割设备 掌握三维立体激光切割机机床的设计与制造、立体激光切割头的设计与制造技术、三维立体激光切割工艺,开发配套三维CAD/CAM软件系统,实现复杂曲面的激光切割。定位精度≤±0.05mm,重复精度≤±0.015mm。快进速度≥25m/min;A/B轴转角范围3600/±135°,转角精度 ≤0.015°,重复精度≤0.005°。 3.2.3 开发大幅面厚板激光切割设备 掌握远光程激光传输技术、厚板切割T艺、高功率激光光路设计与制造技术,实现大幅面厚板材的激光切割。激光切割机床X/Y/Z行程>130000mm/6000mm/150mm,定位精度≤±0.05mm.重复精度≤±0.015mm,快进速度≥25m/min,切割板厚 40mm。 3.2.4 开发特种行业专用激光切割设备 掌握特种材料特种加工需求下对激光切割机的设计与制造技术,完成铝合金、钛合金、镁合金、铜合金1-10mm的切割工艺。 3.3 数控激光切割需突破的关键共性技术 3.3.1 激光切割机机械结构设计与驱动技术 激光切割机的横梁,有单悬臂式、龙门式、龙门倒挂式等,机床结构要求具有高刚性和高稳定性。横梁设计时必须轻巧灵活,符合高速度激光切割时的运动平稳性与横梁运动的高精度。这些是实现激光精密切割的基础。 3.3.2 激光切割机数控技术 结合激光切割的专有特点,采用稳定可靠的通用数控系统作基础,经过二次开发,开发出具有自主版权的激光切割控制系统。具备激光专有控制功能,如激光功率坡调、Z浮功能控制、自动调焦功能;在高速运行下良好的机床运动控制性能;具备远程诊断与控制功能,机床控制一体化(激光器控制、气路控制、光路控制),符合大幅面激光切割的运算判断等,人机界面友好、语音提示、方便操作和维护。 3.3.3 高功率激光光束传输聚焦技术 光束质量是激光切割质量的关键,关键技术包括:专有光束质量控制、光束半径调整、束腰补偿、视频光束校准系统等。专有光束质量调整系统包括自适应光学系统,以优化光束形状。光束半径调整要实现自适应光学系统可以自动维持程序里的光束聚焦点。如在切割低碳钢时,自动输出非常细的光束聚焦点,切割不锈钢时,自动输出宽一些的聚焦点。激光光束不是平行的,当切割头在切割范同移动时,光斑直径改变。要维持好的切割质量,就需利用腰束补偿维持光斑直径不变,控制系统通过自动调整束腰的位置来保持激光束在焦点处最优的光斑。视频光路校准系统是利用视频技术和微调装置,使操作者可以在不用打开任何盖子的情况下检查光路,保证所有的光学镜片位置准确。该功能主要优势,一是安全:不需要打开光路,避免了在光路检查过程中接触激光的危险;二是可靠:检查的过程迅速可靠,让光路系统保持最优的切割状态;三是维修简单:可以实时察看目标位置,省去了很多操作,可以更快地维修和调整。 3.3.4 激光切割专有技术 激光切割专有技术有:边缘监测、电容高度跟踪、切割监测、穿透检测等。边缘监测技术可以使切割头定位在板材合适的边缘位置,自动监测其位置和方向。穿透检测技术是指使用相同的传感器来确定光束是否已经穿透了板材,这样可以得到最高质量的穿透效果,同时又节省时间。切割监测技术是指机器在无人看管的情况下也可以正常进行切割加工,若因故使切割不能正常运行,切割监测系统可以识别,系统软件会确定其原因并做出反应,包括停止、折回及简单调整功率,以获得更好的效果。电容高度跟踪技术是通过电容系统来完成,高频率通过喷嘴处金属部件的电容系统传送到切割头上,当切割工件与切割头金属部件的距离改变时,频率也会按比例发生改变,CNC控制器通过这一信息来调整Z浮到其最合适的位置。 3.3.5 激光切割专用CAD/CAM软件系统 为配合激光切割的图形转换,需要开发设计专门的CAD/CAM软件系统,该软件系统能将从CAD系统获得的几何信息转换成NC代码,通过USB口或通信系统将NC代码传入CNC系统,供设备正常切割使用。CAD/CAM软件系统所产生的NC代码具有激光切割的全部特有功能,使编写复杂零件程序的工作变得简单流畅,编辑和修改也非常方便。 3.3.6 厚板高功率激光切割头设计制造 研制开发长焦深高功率激光多维立体切割头时,切割头应该配备双聚焦镜组件、带灵敏可靠的Z浮部件、良好的水冷装置和空气冷却装置,能承受约2533kPa的辅助气体压力,达到切割厚度30~40mm的需要。 3.3.7 激光切割工艺研究 通过进行大量的切割工艺试验,形成材料、环境、工艺参数如激光器功率、辅气气压大小以及种类、切割速度、焦点位置以及切割的起始位置等切割工艺数据库,尤其是针对曲面切割、钛合金切割、厚板材切割等工艺,操作者只需在对话框中按照提示输入基本参数和信息,系统就会自动调用数据库资料,完成切割参数设置。4 结束语 数控激光切割是理想的切割加工手段,代表现代金属加工技术的发展方向。数控激光切割设备在国内外市场有着极其广泛的市场需求。我国在数控激光切割技术和装备方面与国外有一定差距,但近几年来发展迅速。今后发展方向应该立足高起点,在高速高精激光切割、大幅面激光切割、三维激光切割、特种材料激光切割等领域进行关键共性技术研究开发,形成产业化,从而满足日益增长的市场需求。(end)

拉斯维加斯3499 1

飞行光路数控激光切割机LCF-1530采用国际流行的飞行光路切割系统,配有集成在Z轴上的数控制焦点补偿轴和交换式双工作台,采用进口高精密度齿轮条和气动元件。其机载式大数控液压转塔冲床功率激光器,全程恒定光路。该机床的板材加工尺寸为2500×3000×6 mm,Z轴行程为250 mm,C轴行程为18 mm。XY轴快速移动速度为100 m/min,XY轴最大切割速度为10 m/min。适合造船、铁路运输、重型机械、工程机械等零件的下料切割。

聚焦透镜

激光干涉、三坐标、影像测量仪、滚珠丝杠

聚焦透镜用于把射入割炬的平行激光束进行聚焦,以获得较小的光斑和较高的功率密度。透镜经常采用能透过激光波长的材料制造。固体激光常用光学玻璃,而CO2气体激光因透不过普通玻璃,则采用ZnSe、GaAs和Ge等材料制造,其中最常用的是ZnSe。

透镜的形状有双凸形、平凸形和凹凸形三种。透镜的焦距对聚焦后光斑直径和焦点深度有很大影响。聚焦光斑直径do与透镜焦距f和入射激光束直径D之间的关系见图5。由图可见,当入射激光束直径D值一定时,存在一个最佳的透镜焦距f值使聚焦光斑直径do最小。

焦点深度fd与透镜焦距f的关系见图6。随着透镜焦距的减小,焦点深度也变小。

对于激光切割,希望聚焦光斑直径尽可能减小了。这样,功率密度就能提高,有利于实现高速切割。但透镜焦距减小时,焦点深度也较小,在切割厚度较大的板时难以获得垂直度好的切割面。另外,透镜焦距较小时,透镜与工件之间的距离也缩小,在切割过程中透镜易被溅沫等熔渣物质弄脏,影响切割的正常进行。因此,要求要根据切割厚度和切割质量要求等因素综合考虑,确定适当的焦距。

反射镜

反射镜的功能是改变来自激光器的光束方向。对固体激光器发出的光束可使用由光学玻璃制造的反射镜,而对CO2气体激光切割装置中的反射镜常用铜或反射率高的金属制造。反射镜在使用过程中,为避免反射镜受光照过热而损坏,通常需用水进行冷却。

喷嘴

喷嘴用于向切割区喷射辅助气体,其结构形状对切割效率和质量有一定影响。图7所示为激光切割常用的喷嘴形状,而喷孔的形状有圆柱形、锥形和缩放形等。喷嘴的选用一般根据切割工件的材质、厚度、辅助气体压力等再经试验后确定。

激光切割一般采用同轴喷嘴,若气流与光束不同轴,则在切割时易产生大量飞溅。喷嘴孔的孔壁应光滑,以保证气流的顺畅,避免因出现紊流而影响切口质量。为了保证切割过程的稳定性,一般应尽量减小喷嘴端面至工件表面的距离,常取0.5~2.0mm。

当用惰性气体切割某些金属时,为保护切口区金属不致因空气入侵而发生氧化或氮化,则宜使用加保护罩的喷嘴。加玻璃绒保护罩的喷嘴结构见图8。

激光切割设备的技术参数

随着激光切割应用范围的日益扩大,为适应不同尺寸零件切割加工的需要,开发出许多具有不同特性和用途的切割设备。常用的主要有割炬驱动式切割设备、XY坐标切割台驱动式切割设备、割炬-切割台双驱动式切割设备、一体式切割设备和激光切割机器人等。

割炬驱动式切割设备

割炬驱动式切割设备中,割炬安装在可移动式门架上并沿门架大梁横向运动,门架带动割炬沿X轴运动,工件固定在切割台上。由于激光器与割炬分离设置,在切割过程中,激光的传输特性、沿光束扫描方向的平行度和折光反射镜的稳定性都会受到影响。

割炬驱动式切割设备可以加工尺寸较大的零件,切割生产区占地相对较小,易与其他设备组成生产流水线,但是定位精度只有0.04mm。

割炬驱动式切割设备的典型结构见图9。采用CO2气体连续激光,光束从激光器传送到割炬的距离为18mm。为了保持光束直径在这一传送距离内其形状的变化不妨碍切割加工的进行,振荡器反光镜的组合应仔细设计。

XY坐标切割台驱动式切割设备

XY坐标切割台驱动式切割设备,割炬固定在机架上,工件置于切割台上。切割台按数控指令沿X、Y方向运动,驱动速度一般为0~1m/min或者0~5m/min。由于割炬相对工件固定,在切割过程中对激光束的调准对中影响小,因此能进行均一且稳定的切割。当切割工作台尺寸较小、机械精度较高时,定位精度为0.01mm,切割精度相当好,特别适合于小零件的精密切割。另外也有采用X轴方向行程2300~2400mm、Y轴方向行程1200~1300mm的切割工作台来加工较大尺寸的零件。

XY坐标切割台驱动式切割设备的主要技术参数如下:

激光器 CO2气体激光

激光电源 输入电压:200V AC

输出电压:0~30kV

最大输出电流:100mA

激光输出功率 550W

切割台行程 X轴2300mm,Y轴1300mm

切割台驱动速度 0.4~5.0m/min,0.2~2.5m/min,0.1~1.3m/min,0.05

~0.6m/min

割炬高度浮动行程 180mm

加工板材的最大尺寸 6mm1300mm2300mm

控制设备 数控方式

割炬-切割台双驱动式切割设备

割炬-切割台驱动式切割设备介于割炬驱动式与XY坐标切割台驱动式之间。割炬安装在门架上并沿门架大梁作横向运动,切割台沿纵向驱动,兼有切割精度高和节省生产场地的优点。定位精度为0.01mm,切割速度调节范围为0~20m/min,是应用较多的一种切割设备。其中较大的切割设备Y轴方向行程为2000mm,X轴方向行程为6000mm,可切割大尺寸零件。

激光振荡器和割炬一起安装在门架上,切割精度相当好。切割圆孔精度和切割速度的关系见图10。

由图可见,采用割炬-切割台双驱动式切割设备切割圆孔的精度相当好。而且这种设备的生产效率也很高,在厚1mm钢板上,每分钟能切割直径为10mm的圆孔46个。

一体式切割设备

一体式切割设备中,激光器安装在机架上并随机架纵向移动,而割炬同其驱动机构组成一体在机架大梁上横向移动,利用数控方式可进行各种成形零件的切割。为弥补割炬横向移动使光路长度变化,通常备有光路长度调整组建,能在切割区范围内获得均质的光束,保持切割面质量的同质性。

一体式切割设备一般采用大功率激光器,适用于中厚板大尺寸钢结构件的切割加工。表5列出一体式激光器切割设备的加工能力。LMX型一体式激光切割设备的主要技术参数见表6

拉斯维加斯3499 ,表5 一体式激光切割设备的加工能力

激光功率/kW

1.4

2

3

6

有效切割范围/mm

18307000

244036000

4200~36000

2600~36000

切割碳素钢最大厚度/mm

9

16

19

40

表6 LMX型一体式激光切割设备的主要技术参数

型号

LMX25

LMX30

LMX35

LMX40

有效切割宽度/mm

2600

3100

3600

4100

有效切割长度/mm

可根据用户要求

轨距/mm

有效切割宽度+1700

轨道总长/mm

有效切割宽度+4800

切割机高度/mm

2200

割炬高度浮动行程/mm

200

驱动方式

齿条和齿轮双侧驱动式

切割进给速度/mmmin-1

6~5000

快速进给速度/mmmin-1

24000

割炬上下移动速度/mmmin-1

1200

原点返回精度/mm

0.1

定位精度/mm

0.0001

激光器

TF3500或TF2500

激光切割机器人

激光切割机器人有CO2气体激光和YAG固体激光切割机器人。通常激光切割机器人既可进行切割又能用于焊接。

1)CO2激光切割机器人

L-1000型CO2激光切割机器人结构简图见图11。

L-1000型CO2激光切割机器人是极坐标式5轴控制机器人,配用C1000~C3000型激光器。光束经由设置在机器人手臂内的4个反射镜传送,聚焦后从喷嘴射出。反射镜用铜制造,表面经过反射处理,使光束传递损失不超过0.8%,而且焦点的位置精度相当好。为了防止反射镜受到污损,光路完全不与外界接触,同时还在光路内充入经过滤器过滤的洁净空气,并具有一定的压力,从而防止周围的灰尘进入。

L-1000型CO2激光切割机器人的主要技术参数见表7。

表7 L-1000型CO2激光切割机器人的主要技术参数

项目

技 术 参 数

动作形态

极坐标式

控制轴数

5轴

设置状态

固定在地面或悬挂在门架上

工作范围

轴/

200

w轴/

60

R轴/mm

1200

轴/

360

轴/

280

最大动作速度

轴/s-1

90

w轴/s-1

70

R轴/mms-1

90

轴/s-

360

轴/s-

360

手臂前段可携带质量/kg

5

驱动方式

交流伺服电机伺服驱动

控制方式

数字伺服控制

位置重复精度/mm

0.5

激光反射镜数量

4

激光进入口直径/mm

62

辅助气体管路系统

2套

光路清洁用空气管路系统

1套

激光反射镜冷却水系统

进、出水各1套

机械结构部分的质量/kg

580

2)YAG固体激光切割机器人

日本研制的多关节型YAG激光切割机器人的结构见图12。

多关节型YAG激光切割机器人是用光纤维把激光器发出的光束直接传送到装在机器人手臂的割炬中,因此比CO2气体激光切割机器人更为灵活。这种机器人是由原来的焊接机器人改造而成的,采用示教方式,适用于三维板金属零件,如轿车车体模压件等的毛边修割、打孔和切割加工。