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你了解激光切割机器人吗?看完这篇文章你就全明白了

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你了解激光切割机器人吗?看完这篇文章你就全明白了

发布日期:2019-04-24 作者: 点击:

一、概论


激光切割机器人可用于切割、钻孔。它发出的激光在光束质量和发光机理上与普通的光不一样。激光可以是连续的也可以是脉冲的。它基本上是单色光(单波长),且准直性好、功率密度高(亮度高),甚至比太阳光亮几十倍。


在下常操作和维护时最好都戴上至少是0D8的防护眼镜。


切割的危险材料:镜面材料、镀锌或电镀金属、特氟纶(PTFE)、来克桑(聚碳酸脂)和ABS(丙烯)塑料、PVC(聚氯乙稀)、不锈钢(产生氧化铬,对皮肤有刺激性和腐蚀性,而且还很可能致癌。)


二、机械组成


1、光束传输系统。包括内部光路、准直器、切割头组件。内部光路用到了四个折叠镜和一个相位延时器。准直器(扩束器)用来改变光束直径。通过切割头的最大允许直径为35mm,光束调节即意味着输出的激光束可根据机器的切割范围进行调节以达到最好的光束直径。机器的切割范围定义为切割时光束的最小行程和最大行程之间的切割行程。切割头就是在切割时通过一个聚焦透镜并采用一个与光束同轴的辅气喷嘴将光束垂直引导到工件表面。同时,通过高度跟随方式,切割头自动调节工件表面的最佳聚焦位置。


2、激光发生器。功率从1200W到4000W。


3、计算机数控。直线插补、圆弧插补、样条插补、轴向放大、编程旋转、回路折回、手动脉冲发生器、无限可变0—150%速度超越、机械位置显示、工件位置显示、同步编程和加工、多个程序保存、程序编辑、参数可变编程、环境转变、切口宽度补偿前视、嵌套子程序、调入副程序、集成编程逻辑控制器、存储轴向限度、交互式对话编程、人工数据输入、序列I/O RS232、激光功率坡调及常矢量速度。


4、水冷系统。循环冷却水用来冷却激光内部工作物质和外光路(透镜和镜子),使之保持最佳工作温度。

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三、切割控制说明


1、聚焦长度。从透镜到焦点的距离称为焦距。通常喷嘴是固定的因此焦点就位于材料之上或表面之下。


2、表面跟踪。高度跟踪方式有LVDT高度传感器和电容高度传感器两种。


3、同步脉冲输出。在连续波输出(CW)方式下,激光功率由操作者设置为恒定。在进行边角切割时,周围区域的热量增加,这是由于此时机器通过边角时需进行加速或减速,而且边角的物理结构也限制了材料的发热不容易很快散掉。为控制过热的产生,采用了同步脉冲工作方式。进行脉冲切割时,脉冲周期占空因素与实际的机器速率有关。例,如机器沿直线运动,它将会按照100%的编程设定的速度运动,但如果切割边角时机器就必须减速然后加速,此时如切换到脉冲工作方式且速率取决于占空因素,则功率降低从而保持功率与速度一致,然后机器加到100%的设定速率后又回到连续工作状态。


4、激光器控制。激光三维切割机器人激光器的工作方式主要为连续波方式 ,此时激光器输出功率稳定;也可采用脉冲方式,此种方式激光器开启和关断迅速。


5、功率坡调。与同步脉冲方式很类似但不转为脉冲方式而用连续方式,且当机器通过边角时,连续功率会随着实际的机器速率的增加和减少而变化。


6、辅气选择和压力设定。辅气是用来保护透镜和对材料去除处理起辅助作用的。压缩气体或惰性气体是用来使非铁性材料在切割过程中去除熔化和蒸发材料并尽量减少燃烧发生的可能性。活性气体用来加速热反应过程。高速切割薄板材料时典型压力值为300-500kpa,用来防止在切割面背面形成熔渣。如果材料厚度增加或是加工速度减小则吹气也随之减少。


四、控制面板


1、“LASBRs/by”,激光待机,不会消耗气体,电量耗费也最小。


2、“GAS OPIDE”的黄色按钮用来清除预设的气体压力互锁状态。


3、“PLUSED LASER MODE“,选择脉冲打开或关闭。


4、“MPG”进给,即手轮进给,先将进给率调到零点(注意,只有在数控部分处在非循环状态时才能选择MPG进给,可通过徨按钮上的灯熄灭知道。


5、“SINGLE”单个模块运行,完成一个模块后会退出循环,再次按此按钮将执行下一模块。


6、“FEEDRATE OVERRIDE”旋钮是进给率清除控制,可以通过(步进、自引导或者回零)的手动功能直接控制轴的横向进给的速度,这个旋钮也可以从0-150%清除程序设置的进给率。哪一个旋钮处在激活状态依赖于哪一个循环开始按钮补按下。如果徨开始按钮补按下,妈么,控制台上的转盘处在激活状态。进给率的清除量是连续可变的。


7、“FOCAL HEIGHT“聚焦高度控制旋钮。在表面跟踪模式下旋转它时,可以精确调整切割头组件相对于高度检测系统监控的位置。可以沿着Z轴方向调整聚激光光束焦点到你所需 要的相对于工件表面的高度。高度控制旋钮可以通过控制面板的按钮(清除聚焦高度)禁止掉。在这种模式下,聚焦高度有一个附加用百分比表示的偏移,这个偏移是由聚焦高度控制旋钮所能达到的最大行程所限制。


五、激光处理原理


1、透镜的选择。一套性能良好的透镜会将一无发散角的光束聚焦成无限小的光斑。一般用5。0英寸焦距的透镜。7。5英寸透镜仅用于(>12mm)厚材。


2、激光三维切割机器人激光光束特性影响到激光功率密度。A模式:激光既然是光就会有电磁辐射。光通过空间的路径改变可有数学描述。对激光来讲,此描述称为模式,并用TEM数字表述。TEM代表激光横向电磁分布。此模式分为高斯模式(适用于小于1500W)、低阶模(二氧化碳激光器100W-3000W)、多模(3000W以上)。


3、切割速度。速度太慢时,羽状火星粒束直接向下流;速度太快时,羽状火星粒束与垂直方向成一锐角且不稳定。羽状火星粒束与垂直方向成一钝角时为合适的速度。


4、激光三维切割机器人激光光束的偏振物性。激光象其它任何电磁波的传输一样也具有两个方向上互相垂直的电矢量和磁矢量且二者均与激光传输方向正交。一般认为电矢量的方向即为光束的偏振方向。光束偏振物性影响到材料对光束能量的吸收。与光束偏振方向平行切割就会得到窄的切口且其边缘光滑平直。如果切割方向与偏振面有一角度则能量吸收减弱,切割速度变慢,切口变宽,边缘粗糙且与材料表面不成直角。一旦切割方向与偏振方向垂直,则边缘不会粗糙但切割速度更慢,毁口更宽,切割质量明显下降。尽管原理上要求如此,但要在多轴运动过程中始终保持切割方向与偏振方向平行很难实现。为克服此不稳定性,配备了相位延时器。研究表明圆偏振光最适于切割金属。大多数激光器产生的为与垂直方向成45度的偏振光。相位延时器将此线偏振光转换成圆偏振光。这种方法对切割金属很有效,但对塑料和木材等其它材料不起作用。


5、辅气选择和气压设定。高速切割薄板材料时典型压力值为150-300kpa,切割12厚的铁板通常仅需40-60kpa。


六、附注


设置气压。辅助气体气压是由数控机控制的。正确的做法是必须校准气压控制器,校准时,选择自动模式,激活程序118ppsysgas-setup.pp。激活该程序之后,按下循环运行按钮,遵照屏幕的提示,程序将会自动校准气压系统。

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