一種自動(dòng)尋邊功能在激光切割機(jī)的應(yīng)用研究

姜 倩，萬(wàn) 凱

（江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

1 引言

激光切割由于具有高效率、高柔性并能一次獲得良好的加工表面的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展越來(lái)越快，并且大有取代傳統(tǒng)板材下料加工設(shè)備（如沖床、剪板機(jī)等）的趨勢(shì)，激光切割越來(lái)越成為一種不可或缺的板材加工方法。在對(duì)金屬板材進(jìn)行切割時(shí)，為了更便于編程提高板材的利用率，在切割前需要對(duì)板材位置進(jìn)行校準(zhǔn)，使板材的直邊與機(jī)床X 軸加工方向平行。通常方式是通過(guò)人工校準(zhǔn)，但這樣效率低、誤差大，而且材料浪費(fèi)嚴(yán)重，尤其對(duì)于金屬厚板可能需要多個(gè)操作工來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，嚴(yán)重影響加工效率。本文提出一種自動(dòng)尋邊功能在激光切割機(jī)的應(yīng)用，該功能操作簡(jiǎn)單，精度高，耗時(shí)短，很好地解決了這一難題。

2 系統(tǒng)組成

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋邊功能所需要的硬件連接及組成如圖1 所示，主要包括CNC、I/O 模塊、伺服控制、切割頭等。本設(shè)計(jì)方案選擇BECKHOFF C6640 數(shù)控系統(tǒng)和PRECITEC EG8030 電容傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖1 切割頭與數(shù)控系統(tǒng)連接圖

BECKHOFF C6640 系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作界面友好，可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對(duì)于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應(yīng)性很強(qiáng)。EG8030 電容傳感器測(cè)量點(diǎn)小，能夠保持切割頭始終聚焦在板材表面，并且切割頭離板材表面的距離始終是固定的，不會(huì)因板材的高低不平而變化，數(shù)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)將電容傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果傳送給電容傳感器和各伺服軸來(lái)控制切割時(shí)機(jī)床坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)角度。如表1 所示為EG8030 與倍福I/O 模塊的信號(hào)關(guān)系。

表1 EG8030 與倍福I/O 模塊的信號(hào)關(guān)系

3 自動(dòng)尋邊工作原理

如圖2 所示，首先切割頭到達(dá)粗尋高度，切割頭以尋邊速度向邊緣移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)板材邊緣時(shí)，高度傳感器的電壓值會(huì)突然發(fā)生跳變，系統(tǒng)檢測(cè)到該電壓變化后，認(rèn)為板材邊緣已到達(dá)，粗尋結(jié)束此時(shí)切割頭停止，上抬到最高點(diǎn)。然后切割頭根據(jù)設(shè)定的返回距離返回頭并下降到精尋高度，接著步進(jìn)移動(dòng)（1mm）到邊緣，記錄當(dāng)前坐標(biāo)值，切割頭抬起。三點(diǎn)確定一個(gè)平面，重復(fù)上述動(dòng)作，只需在X 方向?qū)ふ? 個(gè)板材邊緣點(diǎn)、Y 方向?qū)ふ? 個(gè)板材邊緣點(diǎn)，通過(guò)內(nèi)部計(jì)算，獲得板材零點(diǎn)和板材偏轉(zhuǎn)角度。控制系統(tǒng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出機(jī)床軸與板材之間的夾角，自動(dòng)對(duì)機(jī)床加工坐標(biāo)系進(jìn)行精確旋轉(zhuǎn)，保證板材的直邊方向與切割機(jī)X 軸加工方向平行。

圖2 自動(dòng)尋邊工作示意圖

具體程序如下：其中M62 為開(kāi)啟低響應(yīng)隨動(dòng)，M65 為切割頭抬高。

4 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)尋邊功能應(yīng)用于數(shù)控激光切割機(jī)中，較傳統(tǒng)的人工校準(zhǔn)方式誤差更小，更省力，提高了材料的利用率，有效提高了生產(chǎn)效率，給用戶帶來(lái)了可觀的效益，很大程度提升了自動(dòng)化水平。