多轴切割实现复杂激光光路的简单编程 - 文章

多轴切割实现复杂激光光路的简单编程

作者：Terry Antrobus

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在全球的制造机构中，多轴联动激光切割机的应用正变得日益普遍。这些长期以来应用于航空与汽车工程领域的复杂的多功能机床，正在成为许多中小型精密与合同工场的标准设备。

这种高生产力设备的应用大致可分为两个不同的领域：比如应用于在受压或拉延3D部件上切割孔，或在透平机部件上激光钻孔的机床，以及那些特别设计用于切割管道部件——圆管或非圆管部分、非线性管道及预成型管道等部件的机床。许多模型还拥有二次旋转轴附件，能够对加工期间需要旋转移动的部件进行加工。

最近的机床技术发展要求这两种程序能够完全转换，采用3D 五轴切割，视需求插入“管道模式”切割操作，在微型部件的制造应用中，比如那些医疗设备制造的应用中正在采用占地面积小的机床。

快速移动设备

由于“自由度”、损害的可能性、代价巨大的碰撞以及对激光光路精度的要求，这些硬件都需要进行大量的编程及控制。

近年来，CAM软件在这些技术方面已取得了快速的进展。例如，Camtek 公司的PEPS SolidCut套件正在减轻世界各地的许多编程人员及生产经理的工作负担，显著提高了生产力，节约了大量时间。这种解决方案由3D/三 — 五轴程序及三 — 六轴管道加工应用两种模块组成。

全球成功应用多轴程序的几个实例说明了各公司所获得的好处。

位于英国艾塞克斯（Essex）郡巴西尔登(Basildon)的Ilford Engineering公司是汽车工业高精度部件的供应商，因Lotus与McLaren等公司需要更为复杂的部件，该公司安装了一台Prima Rapido 五轴激光切割机。该公司以前曾经将此类工作分包出去。因功能及价格原因，该公司所选择的激光软件CAD/CAM系统是PEPS SolidCut。该软件具有许多益处，其中一项是模拟功能的改进。首席编程员Rob Blackwell指出这一特点领先于他在其它地方测试的软件，他指出，该版本甚至能够显示应用中的加料管道。采用PEPS SolidCut程序的 Rapido激光切割机，大大增加了Ilford (www.ilfordengineering.co.uk)公司内部能够制造的零件类型（图1）。

在世界另一端的澳大利亚墨尔本，成立15年、拥有40名员工的激光加工代工中心Laser 3D公司，运行着13台由辛辛那提的Laser Lab (8)与TRUMPF (4)提供的激光切割系统。该公司供应成型的金属部件及塑料部件，主要供给汽车工业的客户，如福特、丰田及通用汽车霍顿公司（图2）。工件在两个车间中生产，使公司能够提供范围广泛的激光切割与焊接服务。为了满足日益增加的金属切割要求，Laser 3D公司扩大了激光切割机组，因此，公司必须更为高效地处理编程问题。

总经理Brian Finn称：“我们正在寻找可能的方式，改进我们的五轴切割设备的响应时间及精度”。例如，在LaserLab系统上的初始编程是通过示教方式，夹具的生产缓慢，程序不是很准确，因此浪费了加工时间。该公司购买了PEPS SolidCut激光软件，用于LaserLab 及TRUMPF机床，除获得其它好处外，还节约了大量设计与制造夹具的时间（达到80%），设置时间比手动示教方式缩短了50%，精度也得到了提高。

Laser 3D公司计划扩大其现有的工厂。Finn说：“我们的TRUMPF激光单元，三台LaserLab 五轴Pentacon机床及其它设备，与PEPS SolidCut激光软件一起，使我们能够满足苛刻的交货限期。因切割是直接采用设计数据，实际上消除了人为误差因素，因此，我们能够生产更高精度的成品。

在欧洲，Ferral Systems B.V.（位于荷兰的Monster）公司已成立六年，拥有27名员工，是主要生产用于温室产业的钢铝构件。两年前，它从Balliu购买了当时世界上最长的激光管道切割机。该LTC 13000管道切割机能够切割13米长的管道；因为这些管道是在13米长的卡车上输送的，因此这点很重要（图3）。Camtek与Balliu密切合作，为PEPS SolidCut激光管道切割系统提供支持。

图3

在评论采用PEPS的优点时，主程序员Guido Hofstede说：“各种特点，诸如对角切割，使我们能够直线切割管道，且仍能在切割角下放一块板。”该公司生产的许多构件需要将各种部件焊接到一起，因此新产品采用SolidCut Laser设计，使各个部件能够就地嵌入与拧入，因此，各部件更易于包装和运输给客户，损坏更少，而客户能够更容易地组装各部件。而且，在激光方面的生产时间仅需增加4-5分钟，与之相比，手动焊接需要20分钟。Hofstede说：“客户喜欢这种无焊接概念，有些客户甚至投资购买特殊的工具，以适应我们的新设计，使工作速度更快。”

Ferral Systems (www.ferralsystems.nl)公司分两班以90%的负荷运行激光切割机，在12个月内，其业务已经增加了30%，因此，公司正在考虑另装一台激光切割机。

切割部件

对用户来说，在SolidCut Laser内生成一个复杂的多轴激光光路很简单。该系统可以自动使用或交互应用。特征寻找工具可以快速确定待加工区域；用户控制合适的切割技术，应用于任何切边切割。

对部件表面的切割头方向可以设定默认值，然后再根据需要改变。各种选项包括“表面法线”、固定角及“跟随面（follow face）”。在任意位置的任意切割，用户能够引入“变点”，在此点可改变方向或技术。

管道部件成套设施能够用于准备采用同一材料来生产的不同数量部件的部件程序。三轴管道制造设备设置无法达到制造稍微复杂一点的管道所需要的角度。这样的例子有斜管端或以一定角度穿过管壁的孔，与之相反的是与管道表面垂直。对SolidCut用户来说，最大的好处是创建几何结构的能力，这样，所得到的几何结构可在三轴设备上加工。

最后

对于任何CAM操作的CAM系统最重要的产品，就是运行该机器的编码。该编码必须以高标准产生且达到技术性的准确度。对各种特点，比如机床控制器上的孔与槽循环数的支持必须得到保证。例如，给人深刻印象的是，SolidCut Laser产品可为当今使用的所有机床提供大量经过证明的后加工解决方案。

Terry Antrobus (terry.antrobus@peps.com), Camtek (www.peps.com)公司销售总监及市场总监。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/3/2008)


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