一臺(tái)技術(shù)先進(jìn)功能強(qiáng)大的高功率激光切割機(jī)，稱得上是龐然大物。此復(fù)雜龐然大物的奧妙之處，須細(xì)加窺探，才能得其門道。讓我們一起來窺探。

　　1.蛙跳

　　蛙跳是激光切割機(jī)的空程方式。

　　如下圖所示，切割完孔1，接著要切割孔2。切割頭要從點(diǎn)A移動(dòng)到點(diǎn)B。當(dāng)然，移動(dòng)過程中要關(guān)閉激光。從點(diǎn)A到點(diǎn)B之間的運(yùn)動(dòng)過程，機(jī)器“空”跑，稱為空程。

　　早期的激光切割機(jī)的空程如下圖所示，切割頭要次第完成三個(gè)動(dòng)作：上升（到足夠安全的高度）、平動(dòng)（到達(dá)點(diǎn)B的上方）、下降。

　　壓縮空程時(shí)間，可提高機(jī)器的效率。如果將次第完成的三個(gè)動(dòng)作，變?yōu)椤巴瑫r(shí)”完成，可縮短空程時(shí)間：切割頭從點(diǎn)A開始向點(diǎn)B移動(dòng)時(shí)，即同時(shí)上升；接近點(diǎn)B時(shí)，同時(shí)下降。如下圖所示。

　　切割頭空程運(yùn)動(dòng)的軌跡，猶如青蛙跳躍所畫出的一條弧線。

　　在激光切割機(jī)的發(fā)展過程中，蛙跳算得上一個(gè)突出的技術(shù)進(jìn)步。蛙跳動(dòng)作，只占用了從點(diǎn)A到點(diǎn)B平動(dòng)的時(shí)間，省卻了上升、下降的時(shí)間。青蛙一跳，捕捉到食物；激光切割機(jī)的蛙跳，“捕捉”到的是高效率。

　　如果激光切割機(jī)現(xiàn)在還不具備蛙跳功能，恐怕就不入流了。

　　2.自動(dòng)調(diào)焦

　　切割不同材料時(shí)，要求激光束的焦點(diǎn)落在工件截面的不同位置。如下圖所示。

　　因此，就需要調(diào)整焦點(diǎn)的位置（調(diào)焦）。早期的激光切割機(jī)，一般采用手動(dòng)調(diào)焦方式；當(dāng)下，許多廠商的機(jī)器都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)焦。

　　可能有人會(huì)說，改變切割頭的高度就好了，切割頭升高，焦點(diǎn)位置就高，切割頭降低，焦點(diǎn)位置就低。沒有這么簡(jiǎn)單。

　　如下圖所示，切割頭底部為噴嘴。在切割過程中，噴嘴與工件之間的距離（噴嘴高度）約0.5～1.5mm，不妨看作是一個(gè)固定值，即噴嘴高度不變，所以不能通過升降切割頭來調(diào)焦（否則無法完成切割加工）。

　　聚焦鏡的焦距是不可改變的，所以也不能指望通過改變焦距來調(diào)焦。

　　如果改變聚焦鏡的位置，則可改變焦點(diǎn)位置：聚焦鏡下降，則焦點(diǎn)下降，聚焦鏡上升，則焦點(diǎn)上升。——這確是調(diào)焦的一種方式。采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)聚焦鏡作上下運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦。

　　另一種自動(dòng)調(diào)焦的方法是：在光束進(jìn)入聚焦鏡之前，置一變曲率反射鏡（或稱可調(diào)鏡），通過改變反射鏡的曲率，改變反射光束的發(fā)散角度，從而改變焦點(diǎn)位置。如下圖所示。

　　有了自動(dòng)調(diào)焦功能，可顯著提高激光切割機(jī)的加工效率：厚板穿孔時(shí)間大幅縮減；加工不同材質(zhì)、不同厚度的工件，機(jī)器可自動(dòng)將焦點(diǎn)快速調(diào)整到最合適的位置。

　　3.自動(dòng)尋邊

　　如下圖所示，當(dāng)板料放到工作臺(tái)上時(shí)，如果歪斜，切割時(shí)可能造成浪費(fèi)。

　　如果能夠感知板料的傾斜角度和原點(diǎn)，則可調(diào)整切割加工程序，以適合板料的角度和位置，從而避免浪費(fèi)。自動(dòng)尋邊功能應(yīng)運(yùn)而生。

　　啟動(dòng)自動(dòng)尋邊功能后，切割頭從P點(diǎn)出發(fā)，自動(dòng)測(cè)得板料兩垂直邊上的3點(diǎn)：P1、P2、P3，并據(jù)此自動(dòng)計(jì)算出板料的傾斜角度A，以及板料的原點(diǎn)。

　　借助自動(dòng)尋邊功能，省卻了早先調(diào)整工件的時(shí)間——在切割工作臺(tái)上調(diào)整（移動(dòng)）重達(dá)數(shù)百公斤的工件不是件易事，提升了機(jī)器的效率。

　　一臺(tái)技術(shù)先進(jìn)功能強(qiáng)大的高功率激光切割機(jī)，是光、機(jī)、電一體化的復(fù)雜系統(tǒng)。細(xì)微之處，往往隱藏奧妙。讓我們一起來窺探其奧妙。

　　4.集中穿孔

　　集中穿孔，也稱預(yù)穿孔，是一種加工的工藝，并非機(jī)器本身的功能。

　　激光切割較厚板材時(shí)，每一輪廓的切割加工都要經(jīng)歷兩個(gè)階段：1.穿孔、2.切割。

常規(guī)加工工藝（A點(diǎn)穿孔→切割輪廓1→B點(diǎn)穿孔→切割輪廓2→……）

　　所謂集中穿孔，就是將整張板上的所有穿孔過程提前集中執(zhí)行，然后回頭再執(zhí)行切割過程。

集中穿孔加工工藝（完成所有輪廓的穿孔→回到起點(diǎn)→切割所有輪廓）

　　與常規(guī)加工工藝相比，集中穿孔時(shí)，機(jī)器的運(yùn)行軌跡總長(zhǎng)是增加了的。那為什么還要采用集中穿孔呢？

　　集中穿孔可避免過燒。厚板穿孔過程中，在穿孔點(diǎn)周圍形成熱量聚集，如緊接著切割，就會(huì)出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。采用集中穿孔工藝方式，完成所有穿孔、返回起點(diǎn)再切割時(shí)，由于有充分的時(shí)間散熱，就避免了過燒現(xiàn)象。

局部過燒

　　集中穿孔可提高加工效率。目前，仍有許多激光切割機(jī)不具備自動(dòng)調(diào)焦的功能。加工厚板，穿孔、切割兩個(gè)階段的工藝參數(shù)（激光模式、功率、噴嘴高度、輔助氣體壓力等）是不同的。穿孔過程中噴嘴高度要高于切割過程。如果采取常規(guī)的加工工藝（輪廓1穿孔→輪廓1切割→輪廓2穿孔→輪廓2切割→……），為了保證切割質(zhì)量和效率，激光束的焦點(diǎn)只能按照切割的需要人工調(diào)定到最佳位置（試想如果是這樣：一開始，將焦點(diǎn)人工調(diào)定到穿孔所需要的位置，穿孔；然后，再將焦點(diǎn)調(diào)到切割所需要的位置，切割；再調(diào)到穿孔位置，穿孔；……；直至加工完成——這簡(jiǎn)直是惡夢(mèng)）。因此，穿孔時(shí)的焦點(diǎn)就必定不在最佳位置，穿孔時(shí)間也就較長(zhǎng)。但是，采取集中穿孔方式，就可先將焦點(diǎn)調(diào)整到適合穿孔的位置，待穿孔完成后，使機(jī)器暫停，再將焦點(diǎn)位置調(diào)整到切割所要求的最佳位置；這樣，穿孔時(shí)間可縮短一半以上，大大提升效率。當(dāng)然，如必要，還可在集中穿孔和切割中間調(diào)整或改變其他工藝參數(shù)（比如可使用空氣＋連續(xù)波進(jìn)行穿孔，而使用氧氣進(jìn)行切割，中間有足夠的時(shí)間完成氣體的切換）。我們一般把驅(qū)動(dòng)聚焦鏡自動(dòng)變焦稱作F軸；像這樣采用手動(dòng)變焦進(jìn)行集中穿孔、切割，是不是可以叫做“H”（Hand）軸“變焦”呢？

　　集中穿孔也有風(fēng)險(xiǎn)。如果在切割過程中發(fā)生碰撞，致使板材位置變動(dòng)，則尚未切割的部分可能報(bào)廢。

　　集中穿孔工藝需要自動(dòng)編程系統(tǒng)的幫助。

　　5.橋位（微連接）

　　進(jìn)行激光切割加工時(shí)，板料被鋸齒狀的支撐條托住。被切割下來的零件，如果不夠小，不能從支撐條的縫隙中落下；如果又不夠大，不能被支撐條托?。粍t可能失去平衡，翹起。高速運(yùn)動(dòng)的切割頭可能與之發(fā)生碰撞，輕則停機(jī)，重則損壞切割頭。

利用橋位（微連接）切割工藝，可避免發(fā)生此種現(xiàn)象。

　　在對(duì)圖形進(jìn)行激光切割編程時(shí)，有意將封閉的輪廓，斷開若干處，使得切割完成后零件與周圍的材料粘連在一起，不致掉落，這些斷開處，就是橋位。也稱為斷點(diǎn)，或微連接（這種叫法源自對(duì)Micro Joint的生硬翻譯)。斷開的距離，約0.2～1mm，與板料的厚度成反比。基于不同的角度，有了這些不同的叫法：基于輪廓，斷開了，所以叫斷點(diǎn)；基于零件，與母材相粘連，所以叫橋位或微連接。

橋位將零件與周圍材料連在一起

　　成熟的編程軟件，可根據(jù)輪廓的長(zhǎng)度，自動(dòng)加上合適數(shù)量的橋位。還能區(qū)分內(nèi)外輪廓，決定是否加橋位，使不留橋位的內(nèi)輪廓（廢料）掉落，而留橋位的外輪廓（零件）與母材粘連在一起，不掉落，從而免去分揀的工作。

　　6.共邊切割

　　如果相鄰的零件輪廓是直線，且角度相同，則可以合為一條直線，只切割一次。此即共邊切割。顯而易見，共邊切割減少了切割長(zhǎng)度，可顯著提高加工效率。

　　共邊切割并不要求零件的外形是矩形。如下圖。

天藍(lán)色線條為公共邊

　　共邊切割，不僅節(jié)省切割的時(shí)間，而且減少穿孔的次數(shù)，因此，效益非常明顯。假如每天因共邊切割節(jié)省1.5小時(shí)，每年約節(jié)省500小時(shí)，每小時(shí)綜合成本按100元計(jì)，則相當(dāng)于一年額外創(chuàng)造了5萬元效益。

　　共邊切割需要仰賴于智能化的自動(dòng)編程軟件。

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