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定制CNC突破性激光切割機的關鍵所在

時間:2013-05-16

來源:網絡轉載

導語:NUM的定制CNC技術正助力激光切割機制造商FavorLaser加快產品研發步伐,開拓新的市場領域。憑借NUM設計的專用軟硬件,這家臺灣公司已成功研制出一款高精度激光切割機。

NUM的定制CNC技術正助力激光切割機制造商FavorLaser加快產品研發步伐,開拓新的市場領域。憑借NUM設計的專用軟硬件,這家臺灣公司已成功研制出一款高精度激光切割機。該激光切割機可以將金屬板材加工成超小或超大部件,進給速度高達每分鐘60m。新機床的誕生標志著FavorLaser進軍高性能市場領域。公司計劃通過性能和競爭力價格的開創性組合,促使機床成本降低近20%,從而能夠快速滲透這一高端市場。

1994年,FavorLaser在臺灣新北市成立,并在上海另行設立了銷售機構和生產設施。截至目前,公司始終專注于為低成本市場生產激光切割機,提供四大系列切割機,滿足不同的金屬板材加工要求,如小批量生產、小型零件精密切割或大型零件大批量生產。

2010年FavorLaser作出擴大產品系列的戰略性決策,為全球市場開發高性能多用途激光切割機。目前這一產品領域為少數瑞士、德國和日本制造商壟斷。公司初步調研表明,通過組合激光切割技術、價值工程化硬件和先進的CNC軟件,公司有能力生產出性能達到市場領先水平的機床,而其成本顯著降低。

FavorLaser所有的切割機均基于創新的飛行光學系統,使用固定工作臺支撐加工的金屬板材,而引導激光束的切割頭可在板材上水平移動。與在固定激光束下移動工件的切割機相比,該方法具備眾多顯著優勢。切割頭質量輕且恒定不變,有助于快速精確定位,而移動工件不僅速度慢、難以操作,而且還需要極其復雜和昂貴的動作控制系統才能保障切割精度,因為切割過程中工件質量會不斷發生變化。切割薄板時,飛行光學激光切割機更快的切割速度有助于防止工件的熱變形,同時增加切割機產量,有效提高產能。

FavorLaser的新型XO高性能激光切割機為四軸機床,但X軸配備兩個電機。X軸和Y軸控制切割頭的水平定位,Z軸控制切割頭距離工件表面的高度,第四軸(U)用于裝卸物料。享有專利的自適應光學系統可以補償激光束的長度,隨切割頭與激光振蕩器的相對位置調節激光束的長度。Z軸配備高速伺服電機,用于連續監測和調節切割頭與工件的間距,保持光束聚焦,最大限度提高切割效率。

調查各種可選的CNC后,FavorLaser迫切希望在其新型XO切割機上使用NUM的Flexium68CNC系統。出于以下軟硬件方面的考慮,FavorLaser選擇了該型號的CNC:Flexium68的動作控制硬件可以極好地滿足該型號切割機的控制需要,同時還具備內置配置靈活性特點,適合未來升級。此外,其獨一無二的軟件功能可以簡化應用編程。尤以NUM獨有的動態操作(DO)功能最為突出,被公認為切割頭和工件間距動態控制程序的理想之選。DO功能利用快速計算和通信設備,可將事件驅動的機床循環整合到實時CNC核心。

此外,FavorLaser還尋覓到一位能夠積極參與XO激光切割機開發,以協助創造最佳控制解決方案的CNC系統供應商。據公司總經理賴先生透露:“出于經濟和技術原因選擇NUMCNC系統后,我們驚喜地發現NUM臺灣擁有相應的工程專業知識和資源,更重要的是,NUM臺灣愿意在各個設計階段給予我們協助。因其在定制硬件和CNC軟件開發等方面的大力支持,我們能夠在預算框架內,及時將新型XO高性能激光切割機推向市場,這大大降低了開發和建造成本,使我們獲得了巨大的競爭優勢,同時也使得我們的切割機價格較之日本和德國制造的同類產品低約20~30%。”

XO激光切割機的所有動作控制元件均由NUM提供。除電機、驅動器和Flexium68CNC核心外,該款切割機還使用了NUM的EthercatI/O接線端以及帶15英寸平板顯示器和硬盤驅動器的FlexiumFS152i雙處理器操作面板運行Windows操作系統。個性化的人機界面(HMI)完全由NUM臺灣獨立開發,特點在于高度直觀性和使用便利性。目前有英語、繁體中文和簡體中文三種語言可選,HMI可方便地改編成其他語言,以便支持國際銷售。HMI大量使用圖形,包括可視化的工件和切割流程——這簡化了機床操作,最大限度地減少了培訓需求。

XO激光切割機全部使用NUM無刷伺服電機和NUMDriveC伺服驅動器。為確保運行平穩,三根主定位軸X、Y和U軸均采用了BPG系列高慣量電機,Z軸配置帶制動器的BPX系列中慣量電機。X、Y和Z軸全部插補控制,以便平滑連續地控制切割頭位置以及相對于工件的高度。Z軸的工作范圍為100mm,X軸和Y軸的工作長度則分別為3和1.5m。較廣的工作范圍加上±0.01mm的X-Y定位精度造就了XO切割機的高度靈活性——能夠精確切割各種小型零件,或從一塊金屬板上切割出大型零件。

基于選擇輸出功率為3.3、4和6kW的CO2激光振蕩器,切割機性能可與工件材質相互匹配,切割進料速度可達60米/分。為實現最大的多功能性,機器還可以執行許多專門的金屬加工功能,包括顯微焊和微連接。

在任何的激光切割過程中,工作條件可能隨時發生改變,這就要求快速調整大量參數,確保性能穩定。控制激光振蕩器的輸出功率更是一大設計難題,需要迅速穩定的通信設備。為滿足這些要求,NUM臺灣為XO切割機內的CO2激光振蕩器專門研發了一款脈沖序列控制卡。這款控制卡完全依靠硬件(使用軟件可能導致不可接受的延時限制)轉化占空比和頻率控制信號,與激光振蕩器光學連接,以便最大限度地減少傳輸延時。其適合與多種商用激光振蕩器配套使用,可以在1-10kW范圍內調至任一激光功率輸出(每次調整1kW)。NUM計劃近期將該款控制卡加入產品系列,從而使得其他切割機制造商也能采用該款控制卡。

NUM的CNC產品性能和NUM臺灣的響應能力已促使FavorLaser重估其切割機的控制策略。除了決定在其新型XO切割機中完全采用NUM軟硬件之外,FavorLaser有意將目前的整個產品系列轉向NUM的CNC技術。首先,FavorLaser將在低成本激光切割機系列上配置Flexium6或Flexium8CNC系統。盡管該產品系列將由FavorLaser在中國內地的工廠制造,但是所有CNC支持均來自NUM臺灣。

迄今為止,FavorLaser的所有切割機設計均為使用CO2激光振蕩器的金屬板材二維切割機型。然而,FavorLaser還意圖涉足其他領域。目前FavorLaser尤為關注光纖激光,目標旨在進入微切割市場。光纖激光能夠切割各類材料,如紫銅、青銅和鋁,這些對于CO2激光器而言都是無法勝任的作業任務。另一個研發項目是金屬管材激光切割機,這一機型利用旋轉的C軸和機器人頭架完成3D動作。在未來一年左右的時間內,FavorLaser還將計劃開發一系列沖壓機,豐富其供應金屬板材加工的產品類型。

所有這些新項目都將基于NUM提供的CNC技術,正如賴先生所闡述:“在XO激光切割機開發期間從NUM臺灣獲得的支持程度遠超我們的預期,并且取得了出色的成績。所以,我們已決定依靠NUM的CNC技術開發未來機型,并將Flexium系統整合到現有產品系列中。我相信,與NUM的合作將使FavorLaser處于極其有利的市場地位,創造出普惠客戶的新型激光切割機解決方案。

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