1 應用背景

　　在汽車制造中，生產一款普通的轎車需要1 0 0 0 至 1500套沖壓模具，傳統的直接沖壓加工方式，對于磨具的損耗較大，加工過程中需要經常修復、更換，效率低、 成本高。且據汽車行業調研分析，今后汽車更新換代將更加快速，過去一個車型生產上百萬輛的時代已經成為歷 史，單一車型的數量逐步在下降，模具的成本更加突出。

　　隨著國家對節能減排的要求，汽車輕量化和熱成型技術的應用推廣，激光作為先進的加工方式，可提供最小的熱影響區和極小的局部變形，非接觸性的加工方式對工件不施加任何力，工作無機械變形、無刀具加工磨損，特別是汽車熱成型加工件，其高強剛屈服強度可達 1500Mpa，傳統的沖壓幾乎無法加工，三維五軸激光切割成為了最有效的加工方式，目前已經在越來越多的加工環節中得到了應用。

　　熱成型生產工藝流程大致上包括：加熱至900度 -950 度;熱成型及保壓冷卻;激光切割。

　　2 設備場景

　　該三維五軸激光切割系統的硬件設備主要包括：錸鈉克高性能N5E控制器系統 、五軸RTCP刀尖追隨控制軟 件、PWM激光能量控制模塊， 以及可選手持示教器， 系統架構如圖1所示，設備場景包括：

　　? 錸鈉克五軸RTCP刀尖追隨運動控制系統;

　　圖1系統架構圖

　　? 單模塊3000W連續光纖光器;

　　? 高性能五軸切割光，應對復雜曲面三維件加工;

　　? 三軸齒輪齒條，長行程扭力足，雙擺頭直驅控制， 精度高、動態性能好;

　　? 專業解決高強鋼(屈服強度≥600Mpa)熱成型件 的切孔、修邊等問題。

　　3 核心產品特點

　　N5E系統是錸鈉克一款高性能、模塊化、多總線控 制器，擁有友好人機交互界面、豐富的二次開發接口、成熟的應用方案配套。系統支持伺服全閉環控制，最小伺服 控制周期250μs，保證伺服響應。其結構安全、穩定、可 靠，其可配套多種人機交互面板、可選配觸摸屏。

　　(1)N5E系統的性能特點包括:

　　? 2000行超強預讀處理能力，支持路徑前瞻規劃;

　　? 微小段光順處理，速度、加速度連續光順，曲面更優，加工效果更佳;

　　? 成熟的RTCP五軸刀尖追隨控制;

　　? 高開放性，支持QUI、PlugIN界面功能定制開發;

　　? 支持EtherCAT、MIII、RTE X、RS422/485、 EtherNET、多路模擬量輸入/輸出 . . . . . .豐富的拓展接口， 完全可滿足全自動化生產線的擴展需求;

　　? 配合能量控制模塊 ，支持系統控制激光能量、頻率、占空比，以滿足各鐘型材、產品不同的加工工藝需求。

　　(2)成熟的激光控制應用

　　? 十余年技術積累，成熟的RTCP五軸刀尖追隨控制 經驗;

　　? 能夠方便快捷地實現汽車覆蓋件的三維修邊和沖孔，也可在小批量試制中取代修邊和沖孔模具;

　　? 支持在線五軸探針測量，有效提高加工精度;

　　? 支持五軸位置坐標系補償，減少工件擺放誤差造成的加工精度影響。

　　(3)激光專用示教器

　　

　　圖 2 示教器外觀圖

　　

　　圖3激光能量控制功能

　　圖4坐標系補償功能

　　該示教器的外觀如圖2所示，具備的功能包括：支持 簡單切割路徑示教功能，如：快速定位、直線插補、平面 圓弧、空間圓弧、點坐標、空間整圓等。支持加工G代碼 的在線修改，各軸手動運動控制。

　　(4)激光能量控制

　　應用優勢：高效應對不同產品、不同加工速度和激光器能量衰減等對加工工藝的調整。

　　? 系統支持激光功率、頻率、占空比多效調節控制，從而控制激光能量;

　　? 1ms的快速PLC掃描周期，高效響應能量調節。

　　圖5錸鈉克高性能控制器—— N5D

　　(5)支持坐標系補償

　　應用優勢：有效解決來料形變、工裝偏差等造成的加工影響;

　　? 采集工件上特征點的理論坐標和實際坐標，系統自動矯正偏差補償;

　　? 支持加工工件水平轉角、垂直轉角的空間偏移補償。

　　4 小結

　　上海錸鈉克數控科技有限公司致力于研發“穩定、易 用、自主可控”的中國品牌CNC控制系統，并提供面向細分行業的運動控制解決方案。自創辦以來，錸鈉克已經服務了近兩百家國內外知名的機床企業，覆蓋了高速高精的模具加工、精密磨床、五軸五聯動、直線電機應用等各 類加工場景;迄今已累計售出數十萬套控制系統，廣泛應用在3C、醫療、半導體、教育、航天航空等行業。錸鈉 克擁有自主研發可控的“協作開放式、高易用性、高穩定 性”數控系統平臺，基于多年技術經驗和應用數據積累， 為客戶提供包括機械、電氣、控制、CAM算法、加工工藝等整體解決方案。