數(shù)控激光切割機(jī)常見故障及解決措施

牛威楊

（河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

引言

在切割機(jī)以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展使用中，利用數(shù)控激光進(jìn)行作業(yè)不僅使操作過程變得更加方便快捷，同時(shí)使工作效率得到大幅度提升。但是數(shù)控激光切割機(jī)工作機(jī)理以及加工特點(diǎn)較為特殊，并且激光切割機(jī)的核心內(nèi)容非常復(fù)雜，需要工作人員具備較強(qiáng)的專業(yè)能力與操作經(jīng)驗(yàn)，才能有足夠的技術(shù)支撐完成對(duì)激光切割機(jī)的常見問題處理。

1 數(shù)控激光切割機(jī)概述

激光切割機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)、外光路系統(tǒng)、水冷機(jī)、切割系統(tǒng)以及二氧化碳激光器組成（見圖1）。激光切割機(jī)在工作時(shí)，會(huì)通過能量對(duì)金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料以及有機(jī)材料等進(jìn)行切割。激光切割技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，如加工速度快，不會(huì)引起材料發(fā)熱，非金屬材料就不會(huì)因?yàn)闊崃慷冃危⑶以诩庸ぶ泄ぷ餍瘦^高。

圖1 數(shù)控激光切割機(jī)構(gòu)造組成

2 數(shù)控激光切割機(jī)工作機(jī)理以及加工特點(diǎn)研究

2.1 數(shù)控激光切割機(jī)工作機(jī)理

數(shù)控激光切割機(jī)是一種通過激光聚焦產(chǎn)生能量進(jìn)行切割的切割技術(shù)，通常是對(duì)激光切割機(jī)的程序進(jìn)行編程，將程序帶到切割機(jī)的控制系統(tǒng)，以此來控制激光切割機(jī)的動(dòng)作。最后通過系統(tǒng)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速來改變機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行切割[1]。

2.2 數(shù)控激光切割機(jī)加工特點(diǎn)研究

1）在數(shù)控切割機(jī)的加工中，切割機(jī)的工作效率是非常高的，通過激光聚焦來達(dá)到切割物體的熔點(diǎn)或者沸點(diǎn)來對(duì)物體進(jìn)行切割，并且只需要對(duì)激光切割機(jī)的控制系統(tǒng)之中輸入相對(duì)應(yīng)的程序就可以進(jìn)行加工。

2）激光切割機(jī)速度快，可以不固定物體切割。

3）激光切割機(jī)由于其光束可以調(diào)節(jié)，對(duì)物體的切割精準(zhǔn)度上下不超過0.05 mm。

4）激光切割機(jī)處理后的表面也非常光滑，無需二次加工，并且對(duì)切割的物體其他部位沒有任何影響。

5）適合數(shù)控切割機(jī)的材料非常多，金屬、木材以及纖維等都可以進(jìn)行切割。

3 數(shù)控激光切割機(jī)常見故障與解決辦法

3.1 數(shù)控激光輸出故障

第一種是激光輸出處的氣路氣密性降低。由于氣密性降低，會(huì)出現(xiàn)氧氣進(jìn)入氣路中的問題，之后電路中的激光放電管會(huì)將其中的氣體進(jìn)行合成，將二氧化碳等氣體合成為多種氣體。若氣體成分?jǐn)?shù)量較多嚴(yán)重影響激光振蕩則需在運(yùn)行前使用氮?dú)鈱?duì)氣路進(jìn)行噴射，幾分鐘后用氮?dú)鈱㈦娐分卸嘤嗟难鯕馀懦觥５诙N是在激光機(jī)進(jìn)行長期使用后，由于高壓導(dǎo)致羅茨泵中的油會(huì)氣化，油吸附在電極上進(jìn)一步導(dǎo)致電極損傷，此時(shí)可以通過檢查羅茨泵是否密封，并且按時(shí)檢查電極是否正常，來降低電極損傷。第三種是激光輸出窗上有異物，當(dāng)激光輸出窗上有異物時(shí)，激光會(huì)出現(xiàn)黑點(diǎn)，導(dǎo)致激光的能量降低，使用時(shí)應(yīng)檢查輸出窗是否有異物[2]。

3.2 Z 軸隨動(dòng)系統(tǒng)故障

第一種是在Z 軸運(yùn)行中，存在異物阻擋了Z 軸的運(yùn)行軌跡，造成的隨動(dòng)系統(tǒng)故障。工作人員在運(yùn)行切割機(jī)時(shí)應(yīng)對(duì)Z 軸的運(yùn)動(dòng)軌道進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)異物導(dǎo)致的隨動(dòng)系統(tǒng)故障。第二種是Z 軸的傳感器失效或出現(xiàn)故障，導(dǎo)致傳感器無法對(duì)Z 軸進(jìn)行檢測。工作人員應(yīng)對(duì)傳感器進(jìn)行檢查，是否灰塵較多或者接觸不良，若正常檢查導(dǎo)帶數(shù)據(jù)線是否損壞或者接觸不良，若不正常對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行更換，若正常檢查電壓線是否正常，當(dāng)檢查波形時(shí)為正常的正弦波形表示傳感器完好，若檢測中出現(xiàn)不規(guī)則的波狀圖，證明傳感器芯片壞了。第三種是切割頭重量較高，加工過程中出現(xiàn)過載現(xiàn)象。在切割機(jī)運(yùn)行時(shí)切割頭的重量超過了Z 軸的極限，就會(huì)導(dǎo)致在運(yùn)行中發(fā)生過載現(xiàn)象。工作人員應(yīng)對(duì)切割頭的重量進(jìn)行計(jì)算，保障切割頭的重量在Z 軸拉力的承受范圍內(nèi)。

3.3 切割機(jī)探腳故障

隨著使用時(shí)間變長，傳感器鐵芯失圓，磁力線會(huì)遭到損壞，并且在磁場損壞的情況下，可以明顯地觀察到傳感器會(huì)伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行上下竄動(dòng)。在這種情況下應(yīng)對(duì)傳感器進(jìn)行及時(shí)更換[3]。引起探腳上下振動(dòng)的故障還有可能是因?yàn)榉蹓m的影響，由于探腳位置在噴嘴上，長期不進(jìn)行清理會(huì)堆積很多灰塵，導(dǎo)致探腳和噴嘴接觸不良，并且會(huì)通過探腳和噴嘴的信號(hào)回路產(chǎn)生斷續(xù)的現(xiàn)象，也會(huì)導(dǎo)致探腳產(chǎn)生上下震動(dòng)的情況。工作人員可以用酒精對(duì)上面的灰塵進(jìn)行清理。

3.4 切割機(jī)自動(dòng)落料故障

第一種是由于溫度的影響，在溫度的影響下，導(dǎo)致了Z 軸中的噴嘴和其他零件的距離產(chǎn)生變化，激光的聚焦不能落在加工的零件之上，降低了工作效率的同時(shí)，也不能將零件完全熔透，形成了切割機(jī)無法自動(dòng)落料的故障。工作人員應(yīng)對(duì)變送器上的遷零按鈕進(jìn)行調(diào)整，就可以有效地改善無法自動(dòng)落料的故障。第二種是氧氣不純而導(dǎo)致的，由于氧氣不純對(duì)施工的零件無法進(jìn)行完全氧化，導(dǎo)致的無法自動(dòng)落料故障，工作人員應(yīng)及時(shí)對(duì)氧氣進(jìn)行更換，保障氧氣瓶密封。第三種是探腳和工件的安裝尺寸相差太大，激光的聚焦點(diǎn)無法落在零件上，導(dǎo)致無法自動(dòng)落料故障，在這種情況下，工作人員應(yīng)對(duì)探腳的工作零件進(jìn)行更換。第四種是光路上的鏡片損壞，導(dǎo)致激光無法進(jìn)行聚焦，工作人員應(yīng)及時(shí)對(duì)損壞的鏡片進(jìn)行更換。

3.5 切割機(jī)出光失靈故障

第一種是隨動(dòng)系統(tǒng)超程，由于隨動(dòng)系統(tǒng)超程并且探腳未能進(jìn)行校正，會(huì)導(dǎo)致加工件的壓力增大。同時(shí)由于長時(shí)間的使用，工作臺(tái)上的部分頂針會(huì)損壞或者折斷，這就會(huì)引起加工件的支撐消失，并且無法承受探腳所帶來的壓力，進(jìn)而引起超程，造成出光失靈故障。這種情況下應(yīng)及時(shí)對(duì)探腳進(jìn)行校正，并且對(duì)工作臺(tái)上的頂針進(jìn)行更換，就可以有效地解除這種故障。第二種是45°圓偏振鏡未安裝好，通常是由于在例行保養(yǎng)時(shí)安裝的角度發(fā)生變化，這種變化會(huì)導(dǎo)致激光被光路管壁擋住，無法通過聚焦鏡，造成切割機(jī)出光失靈故障，應(yīng)對(duì)圓偏振鏡進(jìn)行重新安裝，保障激光可以順利地?cái)z入聚焦鏡中。第三種是因?yàn)楣忾l沒有打開導(dǎo)致的激光無法發(fā)射出來，工作人員打開光閘即可。如圖2 所示，絲杠的結(jié)構(gòu)和尺寸都需要進(jìn)行精準(zhǔn)測量，來保證修復(fù)工作的進(jìn)行。

圖2 絲杠結(jié)構(gòu)與尺寸（單位：mm）

3.6 切割機(jī)無法啟動(dòng)高壓故障

第一種是由于連接激光切割機(jī)的電源電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致的，工作人員應(yīng)及時(shí)對(duì)切割機(jī)的電源電壓進(jìn)行查看。第二種是因?yàn)闄C(jī)床冷卻采用的普通自來水中存在著大量的水垢以及雜質(zhì)，長時(shí)間的使用導(dǎo)致切割機(jī)的水路上會(huì)累積大量的水垢，進(jìn)而引起水壓不足。工作人員應(yīng)對(duì)機(jī)床冷卻系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)清理，保障機(jī)床系統(tǒng)的水垢無法引起水流不暢。

4 結(jié)語

當(dāng)下數(shù)控激光切割技術(shù)已經(jīng)成為進(jìn)行切割作業(yè)的首選方式，為了更好地使用激光切割機(jī)，提升工作人員作業(yè)效率，需要工作人員不斷地學(xué)習(xí)與實(shí)踐。隨著數(shù)控激光切割機(jī)的使用頻率提升，這些常見的故障問題的發(fā)生頻率也會(huì)隨之增大，希望通過本文對(duì)故障問題的講解以及相關(guān)解決辦法的分析，能夠?yàn)閿?shù)控激光切割機(jī)的使用帶來更多便利。