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定制CNC 突破性激光切割机的关键所在

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NUM的定制CNC技术正助力激光切割机制造商FavorLaser加快产品研发步伐,开拓新的市场领域。凭借NUM的专用软硬件,这家台湾公司已成功研制出一款高精度激光切割机。该激光切割机可以将

  NUM的定制CNC技术正助力激光切割机制造商FavorLaser加快产品研发步伐,开拓新的市场领域。凭借NUM的专用软硬件,这家台湾公司已成功研制出一款高精度激光切割机。该激光切割机可以将金属板材加工成超小或超大部件,进给速度高达每分钟60m。新机床的诞生标志着FavorLaser进军高性能市场领域。公司计划通过性能和竞争力价格的开创性组合,促使机床成本降低近20%,从而能够快速渗透这一高端市场。

  1994年,FavorLaser在台湾新北市成立,并在上海另行设立了销售机构和生产设施。截至目前,公司始终专注于为低成本市场生产激光切割机,提供四大系列切割机,满足不同的金属板材加工要求,如小批量生产、小型零件精密切割或大型零件大批量生产。

  2010年FavorLaser作出扩大产品系列的战略性决策,为全球市场开发高性能多用途激光切割机。目前这一产品领域为少数瑞士、德国和日本制造商垄断。公司初步调研表明,通过组合激光切割技术、价值工程化硬件和先进的CNC软件,公司有能力生产出性能达到市场领先水平的机床,而其成本显著降低。

  FavorLaser所有的切割机均基于创新的飞行光学系统,使用固定工作台支撑加工的金属板材,而引导激光束的切割头可在板材上水平移动。与在固定激光束下移动工件的切割机相比,该方法具备众多显著优势。切割头质量轻且恒定不变,有助于快速精确定位,而移动工件不仅速度慢、难以操作,而且还需要极其复杂和昂贵的动作控制系统才能保障切割精度,因为切割过程中工件质量会不断发生变化。切割薄板时,飞行光学激光切割机更快的切割速度有助于防止工件的热变形,同时增加切割机产量,有效提高产能。

  FavorLaser的新型XO高性能激光切割机为四轴机床,但X轴配备两个电机。X轴和Y轴控制切割头的水平定位,Z轴控制切割头距离工件表面的高度,第四轴(U)用于装卸物料。享有专利的自适应光学系统可以补偿激光束的长度,随切割头与激光振荡器的相对位置调节激光束的长度。Z轴配备高速伺服电机,用于连续监测和调节切割头与工件的间距,保持光束聚焦,最大限度提高切割效率。

  调查各种可选的CNC后,FavorLaser迫切希望在其新型XO切割机上使用NUM的Flexium68CNC系统。出于以下软硬件方面的考虑,FavorLaser选择了该型号的CNC:Flexium68的动作控制硬件可以极好地满足该型号切割机的控制需要,同时还具备内置配置灵活性特点,适合未来升级。此外,其独一无二的软件功能可以简化应用编程。尤以NUM独有的动态操作(DO)功能最为突出,被公认为切割头和工件间距动态控制程序的理想之选。DO功能利用快速计算和通信设备,可将事件驱动的机床循环整合到实时CNC核心。

  此外,FavorLaser还寻觅到一位能够积极参与XO激光切割机开发,以协助创造最佳控制解决方案的CNC系统供应商。据公司总经理赖先生透露:“出于经济和技术原因选择NUMCNC系统后,我们惊喜地发现NUM台湾拥有相应的工程专业知识和资源,更重要的是,NUM台湾愿意在各个设计阶段给予我们协助。因其在定制硬件和CNC软件开发等方面的大力支持,我们能够在预算框架内,及时将新型XO高性能激光切割机推向市场,这大大降低了开发和建造成本,使我们获得了巨大的竞争优势,同时也使得我们的切割机价格较之日本和德国制造的同类产品低约20~30%。”

  XO激光切割机的所有动作控制元件均由NUM提供。除电机、驱动器和Flexium68CNC核心外,该款切割机还使用了NUM的EthercatI/O接线英寸平板显示器和硬盘驱动器的FlexiumFS152i双处理器操作面板运行Windows操作系统。个性化的人机界面(HMI)完全由NUM开发,特点在于高度直观性和使用便利性。目前有英语、繁体中文和简体中文三种语言可选,HMI可方便地改编成其他语言,以便支持国际销售。HMI大量使用图形,包括可视化的工件和切割流程这简化了机床操作,最大限度地减少了培训需求。

  XO激光切割机全部使用NUM无刷伺服电机和NUMDriveC伺服驱动器。为确保运行平稳,三根主定位轴X、Y和U轴均采用了BPG系列高惯量电机,Z轴配置带制动器的BPX系列中惯量电机。X、Y和Z轴全部插补控制,以便平滑连续地控制切割头位置以及相对于工件的高度。Z轴的工作范围为100mm,X轴和Y轴的工作长度则分别为3和1.5m。较广的工作范围加上0.01mm的X-Y定位精度造就了XO切割机的高度灵活性能够精确切割各种小型零件,或从一块金属板上切割出大型零件。

  基于选择输出功率为3.3、4和6kW的CO2激光振荡器,切割机性能可与工件材质相互匹配,切割进料速度可达60米/分。为实现最大的多功能性,机器还可以执行许多专门的金属加工功能,包括显微焊和微连接。

  在任何的激光切割过程中,工作条件可能随时发生改变,这就要求快速调整大量参数,确保性能稳定。控制激光振荡器的输出功率更是一大设计难题,需要迅速稳定的通信设备。为满足这些要求,NUM台湾为XO切割机内的CO2激光振荡器专门研发了一款脉冲序列控制卡。这款控制卡完全依靠硬件(使用软件可能导致不可接受的延时限制)转化占空比和频率控制信号,与激光振荡器光学连接,以便最大限度地减少传输延时。其适合与多种商用激光振荡器配套使用,可以在1-10kW范围内调至任一激光功率输出(每次调整1kW)。NUM计划近期将该款控制卡加入产品系列,从而使得其他切割机制造商也能采用该款控制卡。

  NUM的CNC产品性能和NUM台湾的响应能力已促使FavorLaser重估其切割机的控制策略。除了决定在其新型XO切割机中完全采用NUM软硬件之外,FavorLaser有意将目前的整个产品系列转向NUM的CNC技术。首先,FavorLaser将在低成本激光切割机系列上配置Flexium6或Flexium8CNC系统。尽管该产品系列将由FavorLaser在中国内地的工厂制造,但是所有CNC支持均来自NUM台湾。

  迄今为止,FavorLaser的所有切割机设计均为使用CO2激光振荡器的金属板材二维切割机型。然而,FavorLaser还意图涉足其他领域。目前FavorLaser尤为关注光纤激光,目标旨在进入微切割市场。光纤激光能够切割各类材料,如紫铜、青铜和铝,这些对于CO2激光器而言都是无法胜任的作业任务。另一个研发项目是金属管材激光切割机,这一机型利用旋转的C轴和机器人头架完成3D动作。在未来一年左右的时间内,FavorLaser还将计划开发一系列冲压机,丰富其供应金属板材加工的产品类型。

  所有这些新项目都将基于NUM提供的CNC技术,正如赖先生所阐述:“在XO激光切割机开发期间从NUM台湾获得的支持程度远超我们的预期,并且取得了出色的成绩。所以,我们已决定依靠NUM的CNC技术开发未来机型,并将Flexium系统整合到现有产品系列中。我相信,与NUM的合作将使FavorLaser处于极其有利的市场地位,创造出普惠客户的新型激光切割机解决方案。

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