关于激光切割机的运动轨迹控制系统的分析

文章来源：www.mmlaser.net
    世界上的第一台激光器出现在1960年的7月8日，当时美国科学家梅曼发明了红宝石激光器，从此人们便可获得性质和电磁波相似而频率稳定的光源。研究现代化的光通信的时代也由此开始。 目前激光器已经应用到了各个领域中.1964年发明了激光切割机，而且在金属加工领域里面开始得到应用.由于当时的激光输出的功率很小，只能加工薄板材.到了1989年进而推出了搭载型的激光切割机，这是一种大型的切割机，主要用于碳钢中的中厚板切割。到了现如今，随着激光发生器的改进、切割机本身的进步、外围装置技术不断更新，现在已经能切割25 mm的板厚程度.无论是非金属材料还是金属材料，板薄还是板厚，切割的应用都很广泛.
     如今我国的激光切割机还是非常不足的，大多数都是品质较低的CO2激光切割机.而缺少光纤激光切割机 其激光器功率低、切割缝隙宽、加工的工件表面精度与质量都比较差，机体的柔性与稳定性也待改进.国产的激光切割机中的控制系统仍旧用的是国外的通用机床控制器，因此造成的问题就是系统不具有开放性，很难在此基础上进行二次开发方面的尝试，很难把图形编程软件集成到控制系统里面.激光切割机加工出来的工件质量和控制系统是密不可分的.本研究即是在我国这种被动的大环境下所做的针对运动控制系统的研究.控制系统使用PLC、触摸屏、运动控制单元等部件组建激光运动控制系统.作者首先对控制装置的硬件进行了挑选，然后根据系统的控制要求，进行了触摸屏界面设计、PLC程序设计、运动控制程序设计 (G代码).所实现的功能是手动l自动功能和轨迹控制功能.手动操作使用按键、按钮、数据输入等输入装置，用手动的方式来操纵运动系统的运作;自动模式下，只需要按照按钮指示，选择参数或者输入参数就可以达到运动控制的实现.轨迹控制功能即在所在的轨迹界面上，输入相关参数，按下开始操作按钮，即可以按照控制系统里面的程序做相关的运动，使刀具切割工件形成一定的轨迹.用PLC来控制各项的调控工作，工作可靠性高、稳定性强;使用触摸屏作为控制界面，更加人性化，使人机对话更加方便快捷;使用运动控制单元作为运动的核心部件，使系统的加工精度和加工质量都得到提高.另外，笔者不仅使用了 PLC强大的逻辑判断功能，更使用了PLC强大的计算功能。
    控制系统硬件设计激光切割机的工作原理激光切割机是利用从激光发生器发射出的激光束，经外电路系统，聚焦成高功率密度的激光束照射条件，激光热量被工件材料吸收，工件温度急剧上升.到达沸点后，材料开始气化并形成孔洞，一旦小孔形成，它将吸收几乎所有光束能最，随着光束与工件相对位置的移动，址终使材料形成切缝.其中，切缝时的工艺参数(切割速度，激光器功率，气体压力等)及运动轨迹均由运动控制系统控制，辅助气体高速流动把熔化的材料吹走，保持熔壁相对稳定.激光功率与切割的厚度、切日的宽度和切割质量有很大的关系.功率大，切割的厚度大，切割速度快，但是切口宽。

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