隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是微電子、電力半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)和電機(jī)制造技術(shù)等所取得的技術(shù)進(jìn)步，使得位置伺服在許多高科技領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用，并在自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用中扮演了重要的支柱技術(shù)角色，如機(jī)器人、激光加工、數(shù)控機(jī)床、大規(guī)模集成電路制造、辦公自動(dòng)化設(shè)備、雷達(dá)和各種軍用武器隨動(dòng)系統(tǒng)、以及柔性制造系統(tǒng)等的應(yīng)用。

而在激光加工領(lǐng)域，常州洛源智能科技有限公司研發(fā)的伺服系統(tǒng)控制系統(tǒng)在單臺面光纖激光切割機(jī)上有著重要應(yīng)用。

設(shè)備簡介

光纖激光切割機(jī)的工作過程是由激光器發(fā)射激光，再通過光纖傳導(dǎo)到切割頭，由鏡片聚焦產(chǎn)生高能量，經(jīng)切割嘴射出從而完成對金屬板材的切割。伺服系統(tǒng)控制Z軸電機(jī)帶動(dòng)激光頭上下運(yùn)動(dòng)，保持噴嘴與板材之間的距離不變，有效保證切割質(zhì)量。X/Y軸電機(jī)帶動(dòng)切割頭在工作臺面快速移動(dòng)，切出所需要的圖案。

工藝描述

01 Y軸

雙軸龍門結(jié)構(gòu)，獨(dú)特回零方式，確保位置同步

02 X軸

齒輪齒條傳動(dòng)

03 Z軸

隨動(dòng)控制，高動(dòng)態(tài)響應(yīng)

04 工作模式

正常切割、蛙跳、飛行切割、打標(biāo)

工藝詳解

1 激光器產(chǎn)生激光

本系統(tǒng)采用的是國產(chǎn)銳科的光纖激光發(fā)生器。輸出功率由上位機(jī)控制。

2 X軸

X軸為單軸，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪齒條，由上位控制與Y軸一起做插補(bǔ)控制。

3 切割頭

激光發(fā)生器產(chǎn)生激光，通過光纖傳導(dǎo)到切割頭，再由切割嘴射出后完成切割。切割頭就調(diào)焦方式可以分成兩種類型：自動(dòng)調(diào)焦和手動(dòng)調(diào)焦。

4 龍門軸Y軸特點(diǎn)

采用龍門結(jié)構(gòu)能確保兩邊運(yùn)動(dòng)的同步性，從而提高設(shè)備整體運(yùn)行速度，但是橫梁過長后，由于本身剛性問題，設(shè)備運(yùn)行速度也會受限。采用的回零方式也是特別設(shè)計(jì)的，確保在橫梁偏移后，通過回零讓兩邊完全對稱。龍門軸無論是電氣還是機(jī)械都有一定的要求，兩方面都會影響設(shè)備的整體運(yùn)行速度以及平穩(wěn)性。

5 Z軸隨動(dòng)控制

為了保證切割的精度和一致性，需要保證加工件與切割嘴之間的距離保持恒定，由于各種原因板材在工作臺面放置后，整個(gè)板面不是完全平面，因此就要用到隨動(dòng)功能來保證這個(gè)恒定距離，在切割嘴上安裝有傳感器，測量切割嘴與板面的距離，并轉(zhuǎn)換為模擬量，再將此模擬量傳到系統(tǒng)，系統(tǒng)再根據(jù)設(shè)定的高度與模擬量之間的關(guān)系來進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，這就需要Z軸的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，因?yàn)轫憫?yīng)度越高，高度保持的越好，切割效果也越好。

6 工作模式選擇

工作模式有正常切割、蛙跳、飛行切割、打標(biāo)。蛙跳表示Z軸參與插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，也就是在XY運(yùn)行的實(shí)施，Z軸同步運(yùn)行，目的是提高工作效率；飛行切割表示Z軸在切割過程中不動(dòng)作，一致保持與板面的設(shè)定距離，主要用于連續(xù)的小孔徑的加工；打標(biāo)要求不將板材完全切割，不穿透板材。

加工產(chǎn)品圖

應(yīng)用總結(jié)

洛源伺服系統(tǒng)應(yīng)用于中小功率單臺面光纖激光切割機(jī)，加工速度達(dá)到40 m/min,加速度0.5 g，空跑速度更是達(dá)到了100 m/min，加速度1 g。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)實(shí)測每分鐘可切直徑2 mm小圓180個(gè)以上，精度小于0.01 mm，完全超越日系同類產(chǎn)品0.02 mm的切割精度。