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2轴与5轴激光切割编程系统

时间: 2011-07-15 21:05 来源: 作者: 点击:

Steven.Jin最近几年激光技术得到了快速发展,已经变成一个主流的切割技术。因为具有较好的切割质量与精度,以及无与伦比的加工速度,板材行业普遍认为激光切割将来极有可能取代冲压成为主流的钣金加工技术。

除了二维切割,近年来3-5轴激光切割机床的销售也非常火爆,这主要是多轴加工在性能方面具有独特的优势,对于汽车、航空航天与石油行业来说,多轴激光切割机床的应用已经非常普遍。跟二轴激光切割不同的是,多轴加工对于加工编程的软件要求更高一些。

板材激光切割系统

激光切割是一种昂贵的加工方法,在目前已知的切割加工中,激光的消耗成本是最高的,而激光加工的优点体现的是高效与质量,所以提高切割效率与产品质量是降低激光加工成本最有效的工具。在实际生产过程中,工程师必须严格控制切割机床的加工工艺,牵涉到工艺的关键是材料和加工的轨迹,在材料固定的情况下,加工轨迹是节约时间、提高效率的最佳方法,因为最佳的程序能节省加工时间与提高材料的利用率,从而迅速的降低成本。

想要得到最佳的程序最重要的是以下几个问题:

第一,怎样尽可能利用最少的材料而不增加加工时间。
最佳的方法是利用自动的任意形状排样功能识别个别的零件真实的形状后,在已固定大小的材料上尽可能的安排好这些零件,这样的话,高昂的材料费用可以立即节约很多。

像在板材切割行业普遍应用的JETCAM Expert CAD/CAM 系统就是采用识别零件图形边缘的方法来定义零件,然后采用自动任意排样功能,将一些小的零件或者不规则的零件自动填充在一些区域,以节约材料。

第二,怎样处理客户提供不太理想的CAD文件
DWG,DXF 或 IGES 文件从一个CAD系统里转出来后,经常会发现微小的缝隙存在于交线和园弧中,非常小以至无法用肉眼观察到,或者是大量的重线,更难以让人发觉。而这些对于排样是一个很麻烦的问题,排样需要的是封闭的连续几何图形以便自动识别其内在与外在轮廓。在这一点上,碰到这种问题,JETCAM软件将会自动地“清理”这些文件, 移去哪些另人不愉快的线 ,不但不会出现任何错误缝隙,而且还会调用“曲线-倒角”功能,大量减少短线的数量,以产生比较短的程序,减少机器的切割工作量,能得到好的加工效果。

第三,怎样降低编程过程中出现的工程师经验参差不齐的问题
JETCAM提出了“傻瓜”软件的概念,系统将所有的工程数据储存于SEKT系统里(工程知识库Stored Engineering Knowledge Technology缩写),这样即使工厂缺乏加工经验丰富的工程师,不熟悉工艺的工程师可以直接调用这些工艺,从而保证输出的程序是最佳的。

多轴激光切割系统

多轴切割与板材切割的原理完全不同,首先加工的零件并没有直接放在机床工作台上,这就牵涉到一个工件定位夹具的问题。在这一点上, 来自英国Camtek公司的PEPS软件解决这一问题的方法非常简单实用。

PEPS使用了一个夹具自动报表,首先为要加工工件设置参考位置进行固定,确定需要加工的范围与高度,系统会按这些参数产生适当的空间网格,生成实体轮廓图形支撑工件,在确定好夹具相应的节距后,这些实体的夹具会自动生成二维平面图形,按预先提供的夹具板材大小,生成自动派样好的图形文件与NC切割文件。

第二个常见的问题是多轴切割面向的行业三维零件设计已经完全取代了二维图纸,客户提供的都是一些三维零件,而工程师经常遇到的问题就是通过数据转换进来图形普遍存在扭曲变形或有很多的碎面,而当前的数据转换技术标准现状决定这种状况很难改变。

而且这些三维图形的修改还涉及到非技术层面的管理问题,通常客户是很难接受需要修改他们提供模型的要求,因为他们担心这些修改会不符合他们的需要

PEPS解决这一问题的方法是首先提供大量CAD转换接口,只要客户采用的是主流CAD三维设计软件,PEPS都能直接转换而不需要转换为第三方格式。这些主流CAD软件包括Pro-E ,Catia,Unigraphics,SolidWorks,SolidEdge,Cimatron,Delcam等等。当然目前普遍公认的是ParaSolid格式在三维转换方面具有稳定、碎面与破面少的优点,PEPS也向用户提供了这一内核技术。其次PEPS提供了相当强的调整功能,尤其是对实体零件。这些功能包括完整的全面修补功能,加工时的曲面拟合功能,断面曲线的模糊选取等等,这些功能同样有效的降低了工程师的编程工作强度。

在亚洲的新兴工业国家,激光切割的应用虽然还没有欧美那样普及,但随着全球制造业的转移与激光切割成本的降低,激光切割很快会在这些国家得到更多的应用。

但亚洲国家的客户普遍存在一个误区:重视硬件轻视软件。购买了昂贵的来自欧洲高档机床,而不采用任何软件或购买一些低端的欧美软件,结果是这些机床并没有得到很好的利用,造成效率低下,得不偿失,尤其对于处于高端的激光切割机床,如果不在效率方面进行提高,成本会是非常昂贵的。

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