三維五軸激光切割機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

4．解決無(wú)限旋轉(zhuǎn)三維切割頭核心技術(shù)

精密的光學(xué)計(jì)算，制定系統(tǒng)幾何的空間算法，研制360°無(wú)線旋轉(zhuǎn)三維切割頭，自主創(chuàng)新，擁有核心技術(shù)，是繼國(guó)外三家企業(yè)后，第四家能夠生產(chǎn)360°無(wú)線旋轉(zhuǎn)三維切割頭的廠家，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷。360°無(wú)線旋轉(zhuǎn)三維切割頭如圖5所示。

三維切割頭技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（下）

圖5 360°無(wú)線旋轉(zhuǎn)三維五軸切割頭

對(duì)三維五軸切割頭產(chǎn)品，解決如下關(guān)鍵及核心技術(shù)：

（1）三維五軸無(wú)限旋轉(zhuǎn)切割頭水、氣、光通路的密封

三維切割頭加工時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡較為復(fù)雜，通過(guò)C軸（無(wú)限旋轉(zhuǎn)）機(jī)械傳動(dòng)部分傳輸?shù)墓艿烙泄饴?、水路、氣路、電信?hào)通路。由于C軸為無(wú)限旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，上述通道無(wú)法采用管道式的結(jié)構(gòu)，需設(shè)計(jì)特定的旋轉(zhuǎn)式通道結(jié)構(gòu)傳輸。隨之而來(lái)的問(wèn)題就是要解決運(yùn)動(dòng)通道水、氣、光的動(dòng)密封性。

為突破此重大障礙，在多種備選設(shè)計(jì)方案中選擇水、氣、光、電各通道獨(dú)立傳輸?shù)男D(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)；針對(duì)C軸各旋轉(zhuǎn)傳輸通路對(duì)密封元件技術(shù)要求，開發(fā)以新型材料為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)通道密封元件，元件設(shè)計(jì)充分地考慮了耐磨性、密封性和元件與管道動(dòng)摩擦力等綜合因素的平衡；結(jié)合理論與經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)適當(dāng)調(diào)整密封元件與被密封通路的公差配合，成功地實(shí)現(xiàn)集成多個(gè)密封傳輸通道的高速無(wú)限旋轉(zhuǎn)C軸部件。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自主研發(fā)的高速旋轉(zhuǎn)密封元件性能已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。

（2）三維切割頭高速旋轉(zhuǎn)下電信號(hào)抗干擾屏蔽技術(shù)

采用傳統(tǒng)的線纜在旋轉(zhuǎn)軸中傳輸電信號(hào)會(huì)因軸的旋轉(zhuǎn)將線纜纏繞甚至拉扯斷裂，多路電信號(hào)同時(shí)在間距較小的空間內(nèi)傳輸也會(huì)有信號(hào)互相串?dāng)_的風(fēng)險(xiǎn)。為了避免此類問(wèn)題并保證多路電信號(hào)的抗電磁干擾傳輸，根據(jù)多路電信號(hào)通路的技術(shù)規(guī)格，首創(chuàng)的獨(dú)特電滑環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，突破多路電信號(hào)在高速旋轉(zhuǎn)軸上的抗干擾傳輸。

5．在線修改軟件技術(shù)

自行開發(fā)的在線修改程序軟件，修改程序尺寸更加方便、快捷，換件速度快，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。在線修改軟件如圖6所示。

三維切割頭技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（下）

圖6 在線修改軟件

6．基于具備RTCP功能數(shù)控三維五軸光纖切割系統(tǒng)集成應(yīng)用技術(shù)研究

（1）研究三維五軸光纖激光切割裝備硬件集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析具備RTCP功能數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件接口，設(shè)計(jì)三維五軸光纖激光切割中各加工部件的系統(tǒng)集成控制方案。

（2）研究RTCP功能數(shù)據(jù)。三維五軸光纖激光切割系統(tǒng)由三大功能塊組成，分別是加工控制模塊、離線編程模塊以及激光切割工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。結(jié)合加工裝備的硬件集成，面向三維五軸光纖激光切割工藝的軟件二次開發(fā)，給予PC工控平臺(tái)設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)控制類函數(shù)，開發(fā)三維五軸光纖激光切割控制應(yīng)用程序接口，實(shí)現(xiàn)三維五軸光纖激光切割機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制以及工藝調(diào)節(jié)等功能。

（3）基于三維空間映射對(duì)三維五軸激光加工機(jī)床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，同時(shí)設(shè)計(jì)切割頭運(yùn)動(dòng)仿真。

（4）開發(fā)基于HMI的PC平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并結(jié)合功能需求利用SQL進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的具體功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改、添加、查詢、瀏覽以及刪除等功能。

7．三維復(fù)雜曲面激光切割工藝的研究

（1）分析外光路模式，對(duì)光路進(jìn)行整形補(bǔ)償，確保最佳切割光束模式，開發(fā)三維五軸激光切割專用工藝控制軟件。

（2）研發(fā)快速穿孔、切割狀態(tài)控制反饋技術(shù)，同時(shí)開發(fā)碳鋼厚板尖角切割、厚板極限切割小孔、高功率光纖氮?dú)馇懈钪斜“逄间摴に嚪椒?、?fù)雜圖形及圖片處理與應(yīng)用等工藝方法，攻克復(fù)雜圖形及小輪廓加工的工藝技術(shù)難題。

（3）研究激光切割控制方法、激光切割速度控制方法、轉(zhuǎn)角的激光切割方法。對(duì)三維覆蓋件誤差補(bǔ)償、三維覆蓋件拐角切割質(zhì)量控制和平板上尖角切割質(zhì)量的控制方法進(jìn)行研究。

（4）開發(fā)基于CC編譯循環(huán)的Z軸仿形控制技術(shù)，圖形預(yù)覽及軌跡同步顯示技術(shù)，基于圖形預(yù)覽的靈活介入和靈活補(bǔ)切技術(shù)，基于快速響應(yīng)激光脈沖方波PWM發(fā)生器的激光脈沖頻率與占空比、激光功率實(shí)時(shí)坡度調(diào)節(jié)技術(shù)。

解決三維件拐角過(guò)燒，厚板尖角過(guò)熔和極限小孔切割，薄板的快速穿孔等工藝難題，建立完善的激光切割工藝專家數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)大輪廓、小輪廓、拐角、標(biāo)準(zhǔn)圖形等激光切割工藝參數(shù)的自動(dòng)調(diào)用。