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  • 銳凌·專注金屬切割研發與生產    打造民族品牌·踐行中國制造

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    銳凌激光教您如何在金屬切割中提升工作效率
    2021-11-10

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    近年來,激光切割機對鈑金行業發展的作用日益凸顯。在切割過程中,我們總結有六個實用功能,配合這些實用的功能,能很大程度的提高激光切割機加工效率和切割性能。


    1.蛙跳

    蛙跳是激光切割機的空程方式。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之間的運動過程,機器“空”跑,稱為空程。

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    早期的激光切割機的空程如下圖所示,切割頭要次第完成三個動作:上升(到足夠安全的高度)、平動(到達點B的上方)、下降。

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    壓縮空程時間,可提高機器的效率。如果將第完成的三個動作,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。

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    切割頭空程運動的軌跡,猶如青蛙跳躍所畫出的一條弧線。

     

    在激光切割機的發展過程中,蛙跳算得上一個突出的技術進步。蛙跳動作,只占用了從點A到點B平動的時間,省卻了上升、下降的時間。青蛙一跳,捕捉到食物;激光切割機的蛙跳,“捕捉”到的是高效率。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,要求激光束的焦點落在工件截面的不同位置。因此,就需要調整焦點的位置(調焦)。早期的激光切割機,一般采用手動調焦方式;當下,許多廠商的機器都實現了自動調焦。

     

    可能有人會說,改變切割頭的高度就好了,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,噴嘴與工件之間的距離(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)。

     

    聚焦鏡的焦距是不可改變的,所以也不能指望通過改變焦距來調焦。如果改變聚焦鏡的位置,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?!@確是調焦的一種方式。采用一個電機驅動聚焦鏡作上下運動,可以實現自動調焦。

     

    另一種自動調焦的方法是:在光束進入聚焦鏡之前,置一變曲率反射鏡(或稱可調鏡),通過改變反射鏡的曲率,改變反射光束的發散角度,從而改變焦點位置。如下圖所示。

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    有了自動調焦功能,可顯著提高激光切割機的加工效率:厚板穿孔時間大幅縮減;加工不同材質、不同厚度的工件,機器可自動將焦點快速調整到最合適的位置。

     

    3.自動尋邊

    當板料放到工作臺上時,如果歪斜,切割時可能造成浪費。如果能夠感知板料的傾斜角度和原點,則可調整切割加工程序,以適合板料的角度和位置,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的3點:P1、P2、P3,并據此自動計算出板料的傾斜角度A,以及板料的原點。

     

    借助自動尋邊功能,省卻了早先調整工件的時間——在切割工作臺上調整(移動)重達數百公斤的工件不是件易事,提升了機器的效率。

     

    一臺技術先進功能強大的高功率激光切割機,是光、機、電一體化的復雜系統。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,是一種加工的工藝,并非機器本身的功能。激光切割較厚板材時,每一輪廓的切割加工都要經歷兩個階段:1.穿孔、2.切割。

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    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,就是將整張板上的所有穿孔過程提前集中執行,然后回頭再執行切割過程。

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    集中穿孔加工工藝(完成所有輪廓的穿孔→回到起點→切割所有輪廓),與常規加工工藝相比,集中穿孔時,機器的運行軌跡總長是增加了的。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,由于有充分的時間散熱,就避免了過燒現象。

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    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的功能。加工厚板,穿孔、切割兩個階段的工藝參數(激光模式、功率、噴嘴高度、輔助氣體壓力等)是不同的。穿孔過程中噴嘴高度要高于切割過程。如果采取常規的加工工藝(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,激光束的焦點只能按照切割的需要人工調定到最佳位置(試想如果是這樣:一開始,將焦點人工調定到穿孔所需要的位置,穿孔;然后,再將焦點調到切割所需要的位置,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,穿孔時的焦點就必定不在最佳位置,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的位置,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的最佳位置;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,中間有足夠的時間完成氣體的切換)。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,則尚未切割的部分可能報廢。集中穿孔工藝需要自動編程系統的幫助。

     

    5.橋位(微連接)

    進行激光切割加工時,板料被鋸齒狀的支撐條托住。被切割下來的零件,如果不夠小,不能從支撐條的縫隙中落下;如果又不夠大,不能被支撐條托??;則可能失去平衡,翹起。高速運動的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,有意將封閉的輪廓,斷開若干處,使得切割完成后零件與周圍的材料粘連在一起,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的生硬翻譯)。斷開的距離,約0.2~1mm,與板料的厚度成反比?;诓煌慕嵌?,有了這些不同的叫法: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。

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    橋位將零件與周圍材料連在一起,成熟的編程軟件,可根據輪廓的長度,自動加上合適數量的橋位。還能區分內外輪廓,決定是否加橋位,使不留橋位的內輪廓(廢料)掉落,而留橋位的外輪廓(零件)與母材粘連在一起,不掉落,從而免去分揀的工作。

     

    6.共邊切割

    如果相鄰的零件輪廓是直線,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的外形是矩形。如下圖。

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    天藍色線條為公共邊,共邊切割,不僅節省切割的時間,而且減少穿孔的次數,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的自動編程軟件。(本文出自:江蘇銳凌焊割科技有限公司)

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