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       摘要：激光切割機(jī)床在切割板材時(shí)不同的聚焦鏡焦點(diǎn)位置對(duì)穿孔和切割效果有較大影響，因此需要頻繁調(diào)整聚焦鏡的焦點(diǎn)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)板材90T中快速穿孔和切割。如果進(jìn)行手動(dòng)焦點(diǎn)調(diào)整，則操作繁瑣，而且影響效率。變形鏡的曲率變化可以使激光光束在傳導(dǎo)至聚焦鏡時(shí)焦點(diǎn)隨之變化，因此可以將變形鏡應(yīng)用在激光機(jī)床上作為自動(dòng)調(diào)整焦點(diǎn)裝置，從
而提升機(jī)床使用效率。
   
      關(guān)鍵詞：變形鏡；焦點(diǎn)；激光機(jī)床
   
      0 引言
   
     激光切割機(jī)在板材加工中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但由于早期機(jī)床技術(shù)薄弱，機(jī)床功能不太完善，僅僅能夠勉強(qiáng)滿足使用。而目前激光技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，機(jī)床原有功能已不能適應(yīng)當(dāng)前需要，如果能在相關(guān)功能上進(jìn)行改造，可以提高機(jī)床性能，在花費(fèi)盡可能少的情況下就可以滿足客戶的需要。某公司欲對(duì)早期購(gòu)買的數(shù)控激光切割機(jī)在提高機(jī)床加工效率上進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)。
 
     1、背景技術(shù)
   
     該機(jī)床為2008年的激光切割機(jī)，該機(jī)床采用FANUC C02的4 kW激光器，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 18i—L。通過(guò)對(duì)該機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、精度等進(jìn)行全面分析，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)床性能良好，切割速度快，工件的切割斷面光潔。但是切割頭的焦點(diǎn)調(diào)整為手動(dòng)調(diào)整，比較繁瑣和費(fèi)時(shí)；同時(shí)機(jī)床在加工6 mm厚以上的碳鋼板材，穿孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了機(jī)床的加工效率。因此僅需縮短機(jī)床切割時(shí)的穿孔時(shí)間和焦點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整改進(jìn)就可以提高機(jī)床整個(gè)加工效率。
 
 
     2 、設(shè)計(jì)原理
 
    由于激光切割機(jī)床在切割板材時(shí)不同的聚焦鏡焦點(diǎn)位置對(duì)穿孔和切割效果有較大影響，因此需要頻繁調(diào)整聚焦鏡的焦點(diǎn)位置。早期機(jī)床一般采用的是通過(guò)手動(dòng)調(diào)
整切割頭焦點(diǎn)，如圖1。
  
    
  
    在切割碳鋼板材時(shí)，切割時(shí)焦點(diǎn)在板材表面左右，而實(shí)際上穿孔時(shí)焦點(diǎn)在板材下則更易穿透，如果通過(guò)采用變形鏡能自動(dòng)調(diào)節(jié)焦點(diǎn)位置，就可以使穿孔時(shí)間大大縮短，提高碳鋼穿孔的加工效率，如圖2。
  
    
  
     同時(shí)在加工不銹鋼材料時(shí)，以前隨著板厚不同而頻繁手動(dòng)調(diào)節(jié)切割頭焦點(diǎn)，通過(guò)采用變型鏡可以自動(dòng)控制聚焦鏡焦點(diǎn)位置，也就提高了不銹鋼材料的加工效率。因此可以通過(guò)采用0～10 V模擬量電壓控制比例閥的氣壓使變形鏡的曲率變化，從而使聚焦鏡的焦點(diǎn)隨之變化。
  
      3、線路整改
 
      在FANUC 18i—LB系統(tǒng)上增加變形鏡穿孔功能需增加一個(gè)端子型I／0模塊基本模塊和擴(kuò)展模塊E，具體的線路整改詳見圖3。
  
  
    

      4 、PLC軟件設(shè)計(jì)、變形鏡的設(shè)定及子程序
   
      根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們將控制地址按如下定義：
      X40：200 1／8
      Y40：2001／4
      通過(guò)對(duì)宏變量數(shù)值的設(shè)定來(lái)改變變形鏡的曲率，從
      而達(dá)到調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的目的：
 
      #530當(dāng)前變形鏡數(shù)值
      #53 1第一次變焦時(shí)變形鏡數(shù)值推薦數(shù)值：1．0
      #532第二次變焦時(shí)變形鏡數(shù)值推薦數(shù)值：1．2
      #533第三次變焦時(shí)變形鏡數(shù)值推薦數(shù)值=#534
      #534切割時(shí)變形鏡數(shù)值具體焦點(diǎn)數(shù)值
 
                                           表1焦點(diǎn)位置及宏數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系
  
     
  
      宏參數(shù)#530=0．67是焦點(diǎn)為0，宏參數(shù)+0．08焦點(diǎn)位置向下移動(dòng)約l mm，宏參數(shù)加．08焦點(diǎn)位置向上移動(dòng)l mm。
 
      5、改造效果
 
      當(dāng)我們對(duì)機(jī)床的硬件和軟件進(jìn)行改造后，在穿孔效率上提高明顯，表2為改造前后的時(shí)間對(duì)比。
 
      表2 改造前后的時(shí)間對(duì)比
  
     
  
      6、結(jié)語(yǔ)
   
      此次改造，通過(guò)在已有舊機(jī)床局部進(jìn)行了改進(jìn)，用戶僅僅花了較少的費(fèi)用，機(jī)床使用效率卻得到很大的提升，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。