華中科技大學(xué) 肖金陵
摘要:本文根據(jù)激光焊接與切割設(shè)備廠商對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求,介紹了激光加工數(shù)控系統(tǒng)中示教編程、攝像定位、自動(dòng)編程、螺距誤差補(bǔ)償、激光飛行焊接、旋轉(zhuǎn)類零件的高速勻速焊接、邏輯控制以及偏差校正等關(guān)節(jié)技術(shù)。
目前,我國(guó)的激光焊接與切割設(shè)備在各工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,國(guó)內(nèi)95%以上的激光焊接與切割加工采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備,同時(shí),出口激光設(shè)備也越來(lái)越多。數(shù)控系統(tǒng)是激光焊接與切割設(shè)備中的關(guān)鍵部件之一,數(shù)控系統(tǒng)除穩(wěn)定、可靠以外,操作方便,性能好壞也直接影響激光加工效率和加工質(zhì)量。因此用戶對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高,比如:希望在不增加硬件成本的前提下,成倍地提高加工精度;在點(diǎn)焊加工中,要求焊接時(shí)工作臺(tái)不停,在高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)精確點(diǎn)焊;實(shí)現(xiàn)軌跡的勻速高速焊接;在生產(chǎn)線上,實(shí)現(xiàn)多工位的邏輯控制;通過(guò)CCD圖像采集實(shí)現(xiàn)工件精確定位與軌跡跟隨;很方便對(duì)復(fù)雜空間軌跡實(shí)現(xiàn)示教編程;應(yīng)用現(xiàn)有的AutoCAD、CorelDRAW等圖形軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程等等。
一、 數(shù)控工作臺(tái)的螺距誤差補(bǔ)償
有些激光設(shè)備對(duì)工作臺(tái)的精度要求很高,比如:一些劃片機(jī)的加工精度要求達(dá)到0.005mm,要求工作臺(tái)的精度達(dá)到0.002mm。而工作臺(tái)的精度每提高一倍,其加工成本將近高出一倍,用戶希望既要成本低,又要精度高,因此,只有在數(shù)控系統(tǒng)中通過(guò)螺距誤差補(bǔ)償來(lái)提高工作臺(tái)的精度,才能滿足用戶這一要求,因?yàn)橛密浖a(bǔ)償誤差的成本幾乎為零。
螺距誤差是絲桿螺距的理論值與實(shí)際值之差,可分為線性誤差和非線性誤差兩部分,線性誤差隨移動(dòng)距離增大而增大或者減小,誤差與絲桿長(zhǎng)度成線性關(guān)系,而非線性大都成“V”型、“W”型或“S”型。螺距誤差補(bǔ)償方法, 是用數(shù)控系統(tǒng)按一定間距控制工作臺(tái)移動(dòng)“理論距離”,再用激光測(cè)距儀測(cè)量各點(diǎn)的實(shí)際距離,通過(guò)數(shù)控軟件修正實(shí)際移動(dòng)距離,使之盡可能接近理論值,一般可以補(bǔ)償80%的誤差,如:當(dāng)工作臺(tái)精度為0.02mm時(shí),通過(guò)螺距誤差補(bǔ)償,精度可以達(dá)到0.004mm。通過(guò)數(shù)控軟件補(bǔ)償工作臺(tái)誤差時(shí),正確的方法非常重要,如果補(bǔ)償方法不好,補(bǔ)償效果很不明顯,方法恰當(dāng)時(shí),精度可以提高5倍以上。螺距誤差補(bǔ)償中有兩點(diǎn)非常重要:一是要先通過(guò)改變步進(jìn)當(dāng)量基本消除螺距誤差中的線性誤差,例:300mm行程的誤差可能大于0.1mm,但其中的非線性誤差可能只有0.03mm左右。如果不先消除線性誤差,補(bǔ)償后的精度只能達(dá)到0.02mm左右。通過(guò)改變步進(jìn)當(dāng)量消除線性誤差后,再進(jìn)行螺距補(bǔ)償,精度達(dá)到0.006mm,補(bǔ)償效果十分明顯。另一個(gè)技巧是要“往返補(bǔ)償”,即:補(bǔ)償表中,從0測(cè)到300mm,再?gòu)?00mm測(cè)到0,測(cè)出正反方向的誤差,再填入補(bǔ)償文件(如表1)。