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力生激光切割机器人

发布时间:2019-03-12 浏览次数:119

力生激光切割机器人,采用国内领先切割技术,为您量身打造,欢迎您的咨询~

激光切割作为金属加工的重要方法,在工业制造领域被大量使用。
随着机器人技术和光纤激光技术的不断发展,机器人激光切割技术在复杂的三维零部件和特殊型材的切割加工中具有很大优势,能够广泛应用于汽车制造、金属加工、模具制造等行业。
特别是在汽车行业,高强刚等新材料的应用会使机器人激光切割成为未来重点发展的自动化技术之一。使用机器人激光切割所生产的最终产品,可与传统的五轴切割机床相媲美。使用机器人进行激光切割,可在提高生产灵活性的同时,也可减少投资成本。
机器人激光切割区别于传统的点焊、搬运、弧焊等应用,机器人的重复定位精度已不能作为衡量机器人激光切割质量的参数标准,而轨迹重复精度绝对更加重要,可惜目前国内大部分机器人厂家都没有提供这一参数。
如下图所示:Type A机器人虽然重复定位精度达到了0.02mm,但轨迹重复精度在0.19mm,而线性路径精度只有1.03mm,显然Type B更适合选择作为激光切割机器人。

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针对复杂的3D零件,传统的示教编程显然无法满足高精度的激光切割工作,特别是一些试制零件,多品种小批量,就必须使用模拟软件来提高编程效率。我们知道,机器人由于加工误差及齿轮间隙等问题,无法保证每个轴的坐标零点,而模拟软件中机器人所有的轴都是绝对零点,问题就出现了,机器人理论坐标系与实际坐标系不重合,离线编程的轨迹往往与实际偏差很大,最大偏差可达15mm以上。这个时候就需要“绝对精度”这个工具,绝对精度是使一个真实的机器人变成理想机器人的软件补偿工具。它能通过校准精确定位机器人TCP,使用激光跟踪仪跟踪定位器运动时的系统偏差和漂移,用软件进行绝对精度标定。经过绝对精度标定的机器人,离线精度可达0.5mm。

最近几年健身器材等行业的迅猛发展,导致客户端对成形管件的切割需求越来越大,而很多管件需要切割的是后续焊接的相贯线,单纯靠机器人的运动已无法满足完美的切割路径,这个时候就需要增加外轴配合机器人完成相贯线的切割。
传统机器人调试时,我们习惯用对针来标定机器人工具坐标系,由于激光切割对精度的高要求,在调试时建议使用激光类工具来标定TCP。
针对易用性,目前Staubli推出了VALaser基本软件,FANUC推出了Cutting Tool,KUKA推出了LaserTech,而ABB则推出了Robotware Cutting。他们共同的特点是采用模块化结构,使用方便的指令可以确保激光应用的集成和编程十分方便和省时。依照预定义的形状指令,可以轻松完成复杂形状的编程(如:孔、槽、矩形、六边形和CAD模型),直观的用户界面简化了激光切割程序的创建,机器人与外围设备(如:激光发生器、激光切割头等)之间采用标准化界面,可设置信号,管理工艺参数。
也有机器人厂家开发出了迭代学习功能,使机器人在工作中学习,机器人进行切割时,通过学习算法,机器人将每次切割相同图案时变得越来越精准。高级的迭代学习控制算法改进了机器人的切割模式,记录路径形状并与预期形状相比较后,根据差值产生偏移,从而逐步改善机器人的切割性能。如下图所示:切割7mm的孔,在使用了迭代学习功能后,切割精度从0.38mm提高到0.08-0.11mm。
激光切割加工主要参数:
1.切割速度
给定激光功率密度和材料,切割速度符合一个经验公式,只要在阀值以上,材料的切割速度与激光功率成正比,即增加功率密度,可提高切割速度,切割速度同样与被切割材料密度和厚度成反比,提高切割速度的因素:
(1) 提高功率(500-3000w);
(2) 改变光束模式;
(3) 减小聚焦光斑大小(如采用短焦距透鏡)对金属材料,其他工艺变量保存不变,激光切割速度可以有一个相对调节范围而仍能保持较满意的切割质量,这种调节范围在切割薄金属时显得比较宽。
2.焦点位置
激光束聚光后光斑大小与透镜焦长成正比,光束经短焦长透镜聚焦后光斑尺寸很小,焦点处功率密度高,对材料切割有利。
但由于其焦深短,调节余量很小,一般适用于高速切割薄材,对于厚工件,由于长焦长透镜有较宽焦深,只要具有足够功率密度,用来对它切割比较合适,由于焦点处功率密度最高,在大多数情况下,切割时,焦点位置刚处于工件表面,或稍在工件表面之下,确保焦点与工件相对位置恒定是获得稳定的切割质量的重要条件,有时透镜工作中因冷却不善而受热从而引起焦长变化,这就需及时调整焦点位置。
3. 辅助气体
辅助气体与激光光束同轴喷处,保护透镜免受污染并吹走切割区底部溶渣,对非金属和部分金属材料,使用压缩空气或惰性气体,清除溶化和蒸发材料,同时抑制切割区过度燃烧。
4. 辅助气体气压
大多数金属激光切割则使用活性气体(氧气),形成与灼热金属发生氧化放热反应,这部分附加热量可提高切割速度1/3—1/2 当高速切割薄板材时,需要较高的气体压力防止切口背面沾渣,当材料厚度或切割速度较慢时,气体压力可以适当的降低。
5. 激光输出功率
激光功率大小和模式好坏都会对切割发生重要的影响,实际操作时,常常设置最大功率以获得高的切割速度或用以切割较厚的材料。
激光切割辅助气体
激光切割机切割不同的材料要用不同的辅助气体。切割材料的厚度的不同,其辅助气体的压力和要求的流量都不一样。切割碳钢用氧气,其纯度要求一般在99.5%或更高;切割不锈钢要用氮气。主要的作用是助燃和吹掉切割的融熔物。压力和流量各激光切割机厂商各不相同,这跟割嘴型号大小,切割材料板厚密不可分。一般要求压力在0.30-8Mpa,割嘴部一般0.02-0.05Mpa。


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