數(shù)控技術(shù)在避免激光切割工件燒損上的研究與應(yīng)用

楊 英

（浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018）

加工零件的燒損主要是由于計(jì)算機(jī)在應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)角編程過程中，會(huì)自動(dòng)下調(diào)運(yùn)行速度，但是激光切割功率卻沒有變化，導(dǎo)致階段性激光切割輸出功率過度，超出零件的可承受范圍，從而導(dǎo)致零件燒損。因此增加對(duì)激光切割運(yùn)行速度和輸出功率的控制可有效降低工件燒損率。

1 激光切割工件燒損探究

無論數(shù)控體系如何變更，零件燒損的問題仍然時(shí)有發(fā)生，因此為了解決這一問題，可對(duì)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，盡量促使運(yùn)行速度下降，與激光輸出功率同步進(jìn)行，在這個(gè)目標(biāo)下，可在相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的桌面上，對(duì)激光切割運(yùn)行過程中的速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄，同時(shí)根據(jù)曲率最大值時(shí)的運(yùn)行速度為依據(jù)，通過激光輸出模擬信號(hào)對(duì)激光輸出功率進(jìn)行控制，在這個(gè)情況下，在數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)備中也應(yīng)該配置相應(yīng)的輸出模塊，同時(shí)在數(shù)控系統(tǒng)的加工程序中也應(yīng)該將實(shí)時(shí)速度與輸出模擬信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系，可通過激光運(yùn)行實(shí)時(shí)速度對(duì)激光模擬輸出型號(hào)的控制間接達(dá)到對(duì)激光功率的控制。

在實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)中的硬件配置相應(yīng)的輸出信號(hào)，如I/O輸出信號(hào)，同時(shí)也應(yīng)該配置相應(yīng)的輸入和輸出接口，在對(duì)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)的記錄中，也可通過數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)程序進(jìn)行，如PLC程序，在數(shù)控系統(tǒng)中通過桌面窗口對(duì)激光運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)控，可在桌面上設(shè)置一個(gè)窗口進(jìn)行自動(dòng)讀寫，然后進(jìn)行記錄備份。同時(shí)由于在方案中需要對(duì)激光切割的運(yùn)行速度進(jìn)行記錄，即曲線切割時(shí)的X軸與Y軸的合成速度，因此可通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)中相關(guān)程序進(jìn)行速度數(shù)據(jù)讀取。假定激光切割機(jī)能量輸出時(shí)，切割速度與切割能量的比值是一定的，因此，隨著切割速度的降低且切割能力也會(huì)隨之降低，然后在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置工件不同的厚度，功率固定不變，通過激光切割速度的變化確定最佳的切割速度，因此可將激光切割的功率與切割速度進(jìn)行綜合考慮，可得出適宜的激光切割工藝線性方程，從而確定激光切割過程中數(shù)控技術(shù)的最佳應(yīng)用方案。

2 數(shù)控技術(shù)在激光切割上的應(yīng)用

在數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)生產(chǎn)過程中，為了防止激光切割器的探爪耗損而導(dǎo)致工件燒損，需要增加對(duì)數(shù)控技術(shù)的控制力度，如可采用電容非接觸傳感器，從而促使激光切割嘴與工件之間的高度保持一致，同時(shí)在非金屬材料激光切割過程中可利用適當(dāng)惰性氣體或壓縮氣體作為輔助氣體，而金屬材料激光切割過程中則需要運(yùn)用到氧氣等活性氣體，利用數(shù)控技術(shù)對(duì)氣體壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而降低切割工件的耗損率。

數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展在數(shù)控機(jī)床激光加工過程中發(fā)揮著越來越大的作用，激光切割機(jī)器功率的上升也推動(dòng)了激光切割生產(chǎn)的加工力度，為了降低數(shù)控機(jī)床激光切割過程中工件的燒損率，在增加數(shù)控激光切割技術(shù)精確度的同時(shí)也需要增加數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)的效率。如將數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)的速度上升到120m/s以上，這樣就可以將激光切割生產(chǎn)速度提升到80m/s以上，從而進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)對(duì)激光切割技術(shù)的控制。

對(duì)于數(shù)控機(jī)床中激光運(yùn)行速度的有效控制可有效降低工件燒損率，首先可對(duì)激光功率密度、光斑尺寸、材料厚度等通過能量平衡及熱傳導(dǎo)公式進(jìn)行計(jì)算，可有效促進(jìn)數(shù)控激光切割設(shè)備技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)，如激光切割頭、立體切割數(shù)控機(jī)床制造工藝等，從而促使數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)向三維高精度發(fā)展，如CAM三維軟件數(shù)控系統(tǒng)等，可在激光曲面切割過程中發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，可以嚴(yán)密控制激光切割過程中激光切割速度與激光輸出功率，從而避免在激光曲面切割過程中由于激光輸出功率過大而導(dǎo)致工件燒損。同時(shí)對(duì)于數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)可進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)研究，實(shí)現(xiàn)激光切割對(duì)遠(yuǎn)光程厚板切割過程中可以有效控制輸出功率。數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)在發(fā)展過程中可進(jìn)一步突破，如：高功率傳輸光速聚焦技術(shù)、數(shù)控機(jī)床激光切割結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)技術(shù)、專業(yè)曲面激光切割控制技術(shù)等。在相應(yīng)的數(shù)控體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合激光切割特點(diǎn)，從而對(duì)數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)進(jìn)一步開發(fā)，促使數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息可以逐步轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)據(jù)代碼，促使數(shù)控機(jī)床激光切割技術(shù)可以集監(jiān)測(cè)切割、高度電容跟蹤、穿透監(jiān)測(cè)為一體。此外，在數(shù)控機(jī)床激光切割過程中需要對(duì)聚焦透鏡進(jìn)行合理選擇，除了對(duì)其均勻性、導(dǎo)熱性進(jìn)行嚴(yán)格要求之外，也需要保證聚焦透鏡的吸收率盡可能降低，在拋光表面可采用優(yōu)質(zhì)的鍍膜，如可選擇平凹鏡作為聚焦透鏡，主要考慮到平凹鏡不涉及品質(zhì)成像問題的同時(shí)也具有良好的導(dǎo)熱性。

3 結(jié)語

總而言之，文章通過對(duì)數(shù)控機(jī)床激光切割過程中工件耗損影響因素的實(shí)驗(yàn)，得出數(shù)控機(jī)床激光切割過程中工件燒損主要是由于激光切割速度與激光切割輸出功率的不平衡，因此在以后的激光切割過程中，需要進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，增加對(duì)激光輸出功率的控制，從而有效降低激光切割過程中的工件耗損率。