一種自動尋邊功能在激光切割機的應用研究

姜 倩，萬 凱

（江蘇金方圓數控機床有限公司，江蘇 揚州 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，在國內外的發(fā)展越來越快，并且大有取代傳統(tǒng)板材下料加工設備（如沖床、剪板機等）的趨勢，激光切割越來越成為一種不可或缺的板材加工方法。在對金屬板材進行切割時，為了更便于編程提高板材的利用率，在切割前需要對板材位置進行校準，使板材的直邊與機床X 軸加工方向平行。通常方式是通過人工校準，但這樣效率低、誤差大，而且材料浪費嚴重，尤其對于金屬厚板可能需要多個操作工來進行校準，嚴重影響加工效率。本文提出一種自動尋邊功能在激光切割機的應用，該功能操作簡單，精度高，耗時短，很好地解決了這一難題。

2 系統(tǒng)組成

實現自動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。本設計方案選擇BECKHOFF C6640 數控系統(tǒng)和PRECITEC EG8030 電容傳感器來實現。

圖1 切割頭與數控系統(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，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應性很強。EG8030 電容傳感器測量點小，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，不會因板材的高低不平而變化，數控系統(tǒng)負責將電容傳感器采集的數據進行運算，將運算結果傳送給電容傳感器和各伺服軸來控制切割時機床坐標的旋轉角度。如表1 所示為EG8030 與倍福I/O 模塊的信號關系。

表1 EG8030 與倍福I/O 模塊的信號關系

3 自動尋邊工作原理

如圖2 所示，首先切割頭到達粗尋高度，切割頭以尋邊速度向邊緣移動，當到達板材邊緣時，高度傳感器的電壓值會突然發(fā)生跳變，系統(tǒng)檢測到該電壓變化后，認為板材邊緣已到達，粗尋結束此時切割頭停止，上抬到最高點。然后切割頭根據設定的返回距離返回頭并下降到精尋高度，接著步進移動（1mm）到邊緣，記錄當前坐標值，切割頭抬起。三點確定一個平面，重復上述動作，只需在X 方向尋找2 個板材邊緣點、Y 方向尋找1 個板材邊緣點，通過內部計算，獲得板材零點和板材偏轉角度。控制系統(tǒng)系統(tǒng)會自動計算出機床軸與板材之間的夾角，自動對機床加工坐標系進行精確旋轉，保證板材的直邊方向與切割機X 軸加工方向平行。

圖2 自動尋邊工作示意圖

具體程序如下：其中M62 為開啟低響應隨動，M65 為切割頭抬高。

4 結束語

自動尋邊功能應用于數控激光切割機中，較傳統(tǒng)的人工校準方式誤差更小，更省力，提高了材料的利用率，有效提高了生產效率，給用戶帶來了可觀的效益，很大程度提升了自動化水平。