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1技術(shù)應(yīng)用

板材坡口切割是數(shù)控切割機(jī)行業(yè)的一項(xiàng)技術(shù)，廣泛用于造船、工程機(jī)械等行業(yè)。它要求在一個(gè)完整的工件切割中，切割高度、刀縫補(bǔ)償、刀口偏鋒補(bǔ)償、進(jìn)給速度、拐角過(guò)渡都要隨坡口角度的變化而同步實(shí)時(shí)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)正確的切割尺寸、坡口角度，和滿意的表面質(zhì)量。圖示1為一例典型的坡口切割工件。

目前真正商業(yè)化的坡口數(shù)控切割產(chǎn)品多為*，例如德國(guó)的Esab（伊薩），Messer（梅薩），澳洲的Farley（法利萊），Trivers（競(jìng)孚），日本的Koike（小池）等。這些技術(shù)采用的切割刀具多為氧焰（主要用于精度要求不高的厚板）、等離子（主要用于精度要求較高的中板）。對(duì)于精度要求很高的精密中薄板坡口切割，激光有著不可取代的優(yōu)勢(shì)。

但是長(zhǎng)久以來(lái)激光用于板材的坡口切割一直是一項(xiàng)空白。絕大部分國(guó)際上的3D激光切割機(jī)主要用于薄板的三維路徑切割，由于3D光路的技術(shù)復(fù)雜性、功率局限和價(jià)格因素，3D激光頭無(wú)法在中薄板坡口切割上普及。

在2010北京埃森國(guó)際焊割設(shè)備展會(huì)上，如岡自動(dòng)化控制技術(shù)（上海）有限公司采用其澳洲母公司Trivers的TNC2000LA激光坡口切割專用數(shù)控器，推出了基于光纖激光或光纖傳導(dǎo)激光的數(shù)控坡口切割概念機(jī)（見(jiàn)圖2），為中薄板精密坡口切割提供了一個(gè)高性價(jià)比和實(shí)用可靠的技術(shù)方案。

2技術(shù)方案

基于光纖激光或光纖傳導(dǎo)激光的數(shù)控激光坡口切割概念機(jī)由四大關(guān)鍵技術(shù)部件組成：

（1） 澳大利亞Trivers的TNC2000LA激光坡口切割專用數(shù)控器

（2） 如岡自動(dòng)化控制技術(shù)（上海）有限公司的TB-1LA擬合角坡口切割機(jī)械手

（3） 中科同益YAG光纖傳導(dǎo)激光器或阿帕奇半導(dǎo)體光纖激光器，配東露陽(yáng)水冷系統(tǒng)

（4） 上海嘉強(qiáng)自動(dòng)化的laserMech激光切割頭及高度跟蹤器

TNC2000LA激光坡口切割專用數(shù)控器在Trivers性能的等離子平面以及坡口焊割數(shù)控器基礎(chǔ)上，增加了激光功率和頻率的高速平滑控制及其界面設(shè)置，在拐角、打孔的功率控制上更有精細(xì)的處理，支持多種激光類型和輸出模式，配合激光高精度位置特性的螺距補(bǔ)償功能，以及全面的切割氣體控制。該款數(shù)控的制造商與柔性光路激光供應(yīng)商中科同益和阿帕奇密切合作，針對(duì)光纖類激光的特殊性量身定做控制，并且建立和優(yōu)化加工工藝參數(shù)庫(kù)，尤其是復(fù)雜的坡口切割工藝參數(shù)，使得激光器控制得到優(yōu)化，加工質(zhì)量顯著提高。

柔性光路激光系統(tǒng)的大優(yōu)點(diǎn)是免除了傳統(tǒng)機(jī)械光路的復(fù)雜性和維護(hù)困難性，使得5軸聯(lián)動(dòng)的坡口切割動(dòng)作*依賴于坡口切割機(jī)械手，而無(wú)須任何光路方面的設(shè)計(jì)考量和設(shè)備投入。

上海如岡自動(dòng)化的坡口切割機(jī)械手TB-1系列已在國(guó)內(nèi)外數(shù)控坡口等離子切割機(jī)上有較廣泛的應(yīng)用，TB-1LA是專用于激光坡口切割的輕載高速型坡口機(jī)械手，在精度、剛性、慣性、速度方面比其等離子坡口切割頭都有較大技術(shù)規(guī)格提升，保證了精密高速激光坡口切割的需求。

柔性傳導(dǎo)激光目前有兩大技術(shù)流派：YAG激光發(fā)生器，光纖傳輸，功率可達(dá)數(shù)千瓦，中科同益是較有代表性的一家；半導(dǎo)體光纖激光器，功率可到萬(wàn)瓦，國(guó)內(nèi)目前流行的阿帕奇為行業(yè)內(nèi)廣為知曉。與傳統(tǒng)的CO2激光器相比，YAG激光用于厚板切割時(shí)發(fā)散角較大（約為CO2的兩倍），但金屬對(duì)其吸收率較好（約為CO2的3倍），用于坡口切割時(shí)通過(guò)數(shù)控和坡口切割頭對(duì)發(fā)散角進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，同樣功率下的切割厚度高于CO2激光，采購(gòu)和運(yùn)行成本也遠(yuǎn)低于CO2激光器。

3機(jī)器維護(hù)

一臺(tái)柔性光路激光坡口切割整機(jī)的成本約為數(shù)控3D激光切割機(jī)的1/2。其維護(hù)成本則遠(yuǎn)低于3D激光切割機(jī)，一直以來(lái)令人生畏的光路調(diào)整維護(hù)、3D切割頭保養(yǎng)維護(hù)都一概省略。這一技術(shù)方案為中薄板坡口切割提供了一整套完整的從激光坡口切割數(shù)控器、坡口切割機(jī)械手，到柔性光路激光器及其水冷系統(tǒng)的實(shí)用工作方案，對(duì)光纖類激光的特殊控制、激光器與工藝控制的配合、柔性光路與機(jī)械坡口切割頭的集成、光纖類激光與激光割炬的配合、乃至配用光纖類激光的冷卻方案和選型，都給出了較周全的技術(shù)考慮和實(shí)用答案。