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焊接设备/切割机 |
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每分钟可以切割1000个孔的激光切割机 |
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作者：意大利普瑞玛工业公司 |
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激光切割在金属板材加工领域的重要性已经毋庸置疑，在过去的十年中，凭借其出色的灵活性和加工质量，激光加工在钣金加工中的市场占有率持续上升，现在已经取代了传统的等离子切割和冲床成为金属切割领域中市场份额增长的领导者，但随着激光技术的发展，用户对激光切割设备的要求已不仅仅是追求灵活性和加工质量，同时还要提供高速切割解决方案以满足越来越高的大批量生产要求。
为了满足这一需求，目前市场上推出的高速激光切割机需要具有越来越高的激光功率和动态性能。为了达到20~30m/s2的加速度，它们需要装备高功率的电机来驱动高强度（这也意味着非常重）的运动量，同时机床也必须具备非常高的稳定性和振动条件，而这在实际的工况条件下并不是可以轻松达到的。这也导致最新的激光切割机结构正变得越来越复杂、笨重、昂贵、难于安装和维护。
SYNCRONO高速激光切割机
普瑞玛工业公司最新推出的SYNCRONO机床则采用了一种与众不同的全新设计理念，它首次在激光切割设计中引入了并联机床的概念，并将两台机床合二为一：一台具有极高动态性能和极轻重量的小型切割机床（切割头）和一台负责在大加工范围内移动的大型传统机床，两者之间通过数控实现完美的同步运动和最佳的加工效率优化。由于切割头部分的重量极轻，故能实现非常高的动态性能，同时机床还采取了特殊的动态平衡设计和专门优化的驱动控制算法，使其在高速运动的同时轨迹光滑且完全避免了振动。
图1 采用并联运动技术的SYNCRONO加工头
这种设计的结果使SYNC- RONO机床达到了一种超出想象的加工效率：其切割时的加速度可达6g, 一分钟内可切割超过1000个孔，几乎比目前市场上最快的激光切割机还要快一倍。同时其运行成本还远远低于对手，实际上，SYNCRONO机床正在开创一个激光切割新的时代。
SYNCRONO机床的结构
SYNCRONO机床结构上最大的创新之处在于引入了双机联动的形式，将一台微型机床整体作为切割头，使整个系统成为了两台同步运动的机床。
切割头作为一款“微机”，具有超轻的重量和超高的动态性能，通过两个直线电机驱动的“本地轴”（U、V）运动，实现局部加工范围内的高速切割；而整个机床作为“大机”，通过滚珠丝杠驱动的三个“主轴”(X、Y、Z) 实现在整个加工范围内的移动。两者之间的同步运动通过数控系统的专门算法自动实现。大机的“主轴” 运动带动“微机”完成大的外形尺寸切割，而局部的小孔、轮廓等小件则由“小机”的“本地轴”切割完成，这种“大机”和“微机”的同步运动就如同人的手指和手臂的协调运动一样。
图2 全自动无人化生产环境下的SYNCRONO
引入 “并联运动”技术
SYNCRONO切割头（微机）的局部轴U、V并不采用传统的直角坐标系方式驱动，而是独创地采用了并联驱动技术（parallel kinematics）。这种运动方式使其在切割时具有了大于6g的加速度，即使是在加工最复杂的轮廓时SYNCRONO也具有最无可匹敌的切割质量和加工效率。同时由于高速运动的只是“微机”上的局部轴，因此相比其他激光切割机其运动振动已经大大降低，而SYNCRONO特有的动态防振补偿系统还可以避免结构内部的应力冲击，从而使机床的稳定性达到最佳，也就随时随地的保证了加工精度。
SYNCRONO机床是以普瑞玛公司著名的PLATINO平面激光切割机床为基础的，因此它也具备了高档激光切割机的基本条件：采用飞行光路技术；整体式结构便于安装和运输；模块化结构设计可随时根据需要调整配置；加工范围广泛、加工精度高……。同时SYNCRONO机床还配置大量的先进技术，保证自动获得最佳的切割质量和最短的加工时间，这些技术包括激光穿孔自动控制等离子云监控、自动重切、尖角自动控制、微联接、无氧高压切割、自动确定板材位置等。
同时SYNCRONO机床秉承了普瑞玛公司产品设计的一贯特点，其结构设计紧凑、坚固和稳定，数控系统、激光发生器、床身和电气控制柜全部集成在一个整体式的床身内，便于安装运输且无需地基，为了保持稳定性和精度，其床身采用人造大理石结构铸造而成，其运动悬臂则采用了高强度的航空铝合金材料。
为了满足大批量连续生产，无人化生产的要求, SYNCRONO还推出了一系列自动化物流系统供用户选择，包括自动上、下料系统和立体仓库等。
图3 SYNCRONO机床的“局部轴”（红色）和“主轴”（蓝色）同步运动的轨迹
充分考虑环保和节能的要求
由于其高速运动部分重量极轻，因此它的整机电机驱动功率远远低于其他高速激光切割机，这不但避免了由于运动负载大，运动速度高所带来的振动，还大大降低了机床的功率消耗。同时SYNCRONO在细节方面也都经过仔细考虑，如工作台及抽风除尘系统均经过优化处理，采用多腔独立吸尘方式工作，除尘效果好，消耗功率低，安全防护罩不但可将加工区域全部封闭而且采用防辐射玻璃，可避免激光散射对操作者造成的潜在危险。
还要指出的是，SYNCRONO机床无需配置耗能巨大的高功率激光发生器就可以实现真正的高速切割。它配置了普瑞玛公司自行开发的CP4000和CV5000两款先进的快速轴流激光器，采用了一系列先进技术如涡轮机磁性轴承支撑，固体高压电源，伺服控制混气装置等，使其具有极其出色的光束质量和光电转换效率，更进一步降低了设备的运行能源消耗和维护保养成本。
SYNCRONO是目前市场上最快的激光切割机，实际切割时可达6g的加速度，其极高的生产效率和极低的能源消耗使产品的生产成本大幅度降低，同时其先进的恒光路技术和动态振动补偿确保了在整个加工区域内获得稳定的高精度和高质量的加工效果，使高效率和高品质这一对曾经相互矛盾的问题，在SYNCRONO机床上完美地同时实现。而这些都是基于其革命性的设计理念而实现的。
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(7/7/2010) |
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