隨著激光加工技術(shù)越來越被金屬加工領(lǐng)域所認(rèn)可并采用，激光加工技術(shù)也面臨著市場更高的技術(shù)要求。尤其是在激光切割領(lǐng)域，板材的材質(zhì)和厚度極大地限制了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，這就要求切割設(shè)備更加智能化，設(shè)計(jì)合理化。本文將向廣大讀者介紹目前市場上兩種新型技術(shù)，即自動(dòng)聚焦切割頭和交互式工作臺，都能大大的提升加工效率，提高切割質(zhì)量。

自動(dòng)聚焦切割頭

激光切割包含穿孔和切割過程，在進(jìn)行穿孔時(shí)，無論是碳鋼還是不銹鋼，當(dāng)焦點(diǎn)位于材料表面及其以下時(shí)，穿孔的效率較高，但是對于切割來言，碳鋼和不銹鋼是不一樣的。當(dāng)切割不同厚度的材料，焦點(diǎn)距板材表面的深度也不同，需根據(jù)板材種類和厚度及時(shí)調(diào)整。

僅就穿孔過程，對厚板而言，最佳穿孔方案為焦點(diǎn)位置從始至終在變化，以實(shí)現(xiàn)最高效穿孔。常規(guī)切割頭，針對不同材質(zhì)、不同厚度的切割板材，需要人工調(diào)整焦點(diǎn)高度，不能實(shí)現(xiàn)穿孔過程中的焦點(diǎn)實(shí)時(shí)變化，設(shè)定固定的穿孔時(shí)間，造成整個(gè)過程多次人工干預(yù)，無法實(shí)現(xiàn)智能控制，無法實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和高效率的切割。經(jīng)過多年的研究與積累，奔騰激光在切割頭技術(shù)上取得了巨大的突破，成功推出了一款自動(dòng)聚焦切割頭（圖1）。

圖1自動(dòng)聚焦切割頭

自動(dòng)聚焦切割頭運(yùn)用于光纖激光切割機(jī)，其主要特征在于：采用穿孔檢測單元和自動(dòng)調(diào)焦鏡片系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)切割過程的智能控制，無需過程的人工控制。

穿孔檢測單元用于激光器穿孔過程的監(jiān)視，這個(gè)單元包括分析前置放大器和三個(gè)傳感器，其基本工作機(jī)理為：在穿孔過程中（沒有穿透時(shí)），光在材料表面形成反射，位于切割頭內(nèi)的光敏傳感器檢測反射光的強(qiáng)弱，并產(chǎn)生電信號，根據(jù)該信號來控制穿孔功率的大小并檢測穿孔是否完成。具體檢測的參數(shù)為：⑴控制穿孔功率，在軟件設(shè)置中，通過參數(shù)來控制穿孔的基準(zhǔn)功率，并在穿孔過程中，實(shí)時(shí)改變穿孔功率的大小。具體來說，在穿孔參數(shù)設(shè)置時(shí)，設(shè)定一定的頻率和占空比，在穿孔的過程中，改變電流值來改變功率達(dá)到既快速又不爆孔的目的。⑵穿孔完成監(jiān)測，在穿孔過程中，如果檢測到反饋電壓值低于預(yù)先所設(shè)置值，則認(rèn)為穿孔已經(jīng)完成，如果設(shè)定值越低，則穿孔時(shí)間越長，對應(yīng)的穿孔完成情況越好，反之，穿孔越快，有可能在切割時(shí)產(chǎn)生爆孔現(xiàn)象。

自動(dòng)調(diào)焦鏡片系統(tǒng)是利用自調(diào)焦反射鏡片改變光斑的發(fā)散角來實(shí)現(xiàn)對焦點(diǎn)控制的，其中，調(diào)焦反射鏡片不是一個(gè)平面鏡片，而是一個(gè)微微彎曲的鏡片，而其彎曲曲率是可以通過氣壓即時(shí)調(diào)整的。激光通過這種特殊的鏡片可改變光斑的大小。CNC控制系統(tǒng)在激光加工時(shí)，根據(jù)不同的加工位置坐標(biāo)即時(shí)調(diào)整光斑大小，從而保證整個(gè)光路在切割幅面上的一致性。自動(dòng)調(diào)焦鏡片系統(tǒng)可以讓穿孔和切割在不同的焦點(diǎn)下進(jìn)行。

由此可以看出，此款切割頭優(yōu)點(diǎn)在于：

⑴穿孔過程焦點(diǎn)位置隨時(shí)可調(diào)，同時(shí)通過功率調(diào)整，可智能實(shí)現(xiàn)最佳穿孔方案，保證高質(zhì)量和高效率穿孔，過程無需人工干預(yù)。

⑵穿孔過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)任何異常可實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警直至停機(jī)。

⑶穿孔完成后無需等待時(shí)間，即刻進(jìn)入切割過程，過程無需人工干預(yù)，杜絕因穿孔時(shí)間設(shè)定過短無法完成穿孔或時(shí)間設(shè)定過長效率低下的現(xiàn)象。

⑷對應(yīng)不同材質(zhì)和厚度的板材，直接調(diào)用切割數(shù)據(jù)庫，無需手工調(diào)整焦點(diǎn)位置。

交互式工作臺

為提高設(shè)備生產(chǎn)效率，一般激光切割機(jī)配備有交換工作臺系統(tǒng)，含兩個(gè)工作臺：一個(gè)工作臺用于切割，另一個(gè)工作臺在切割區(qū)域外用于上、下料。由于切割頭上下高度調(diào)整機(jī)構(gòu)（一般稱為Z軸）結(jié)構(gòu)限制，高度調(diào)整行程不可能很大，這就要求在切割位置，無論哪一個(gè)工作臺必須處于同一水平高度。

常規(guī)結(jié)構(gòu)的交換工作臺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作臺交換時(shí)，上下工作臺必須層疊于尾端交換工作臺上，然后通過獨(dú)立的升降機(jī)構(gòu)選擇上或者下工作臺將被牽引至切割位置。

以下工作臺位于切割位置為例，常規(guī)交換工作臺系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)交換過程為：下工作臺后移至交換工作臺上，然后交換工作臺下降，然后上工作臺前移至切割位置，交換時(shí)間為兩個(gè)工作臺移動(dòng)時(shí)間和一個(gè)上升（下降）時(shí)間，一般為50秒。為了提高切割效率，減少工作臺交互時(shí)間，奔騰激光設(shè)計(jì)了一種新的工作臺交互系統(tǒng)（圖2），其結(jié)構(gòu)主要包括：下平移工作臺、上升降工作臺、下平移工作臺軌道、上升降工作臺軌道和工作臺交換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等幾個(gè)部分。

圖2 交互式工作臺

工作臺交換過程開始時(shí)，兩個(gè)工作臺在高度上處于同一水平面，此高度定義為工作高度，假定此時(shí)位于工作區(qū)域的是下平移工作臺。交換開始后，下平移工作臺水平后移，同時(shí)位于尾端的上升降工作臺整體呈20°向上傾斜前移并上移至一定高度，上移的空間足夠讓下平移工作臺通過，然后上升降工作臺在此高度上向前平移，此時(shí)下平移工作臺后端與上升降工作臺前端層疊，兩工作臺繼續(xù)相向移動(dòng)，直至下平移工作臺前端和上升降工作臺尾端層疊，上升降工作臺開始整體呈20°向下傾斜前移并下移至工作高度，完成交換。

若位于工作區(qū)域的是上升降工作臺，交換開始后，上升降工作臺整體呈20°向上傾斜后移并上移至一定高度，上移的空間足夠讓下平移工作臺通過，同時(shí)位于尾端的下平移工作臺前移，然后上升降工作臺在此高度上向后平移，此時(shí)下平移工作臺前端與上升降工作臺后端層疊，工作臺繼續(xù)相對移動(dòng)，直至下平移工作臺后端和上升降工作臺前端層疊，上升降工作臺開始整體呈20°向下傾斜后移和下移至工作高度，完成交換。

下平移工作臺軌道用于下平移工作臺移動(dòng)時(shí)的平移導(dǎo)向，上升降工作臺軌道用于上升降工作臺上升、平移和下降移動(dòng)導(dǎo)向，兩個(gè)工作臺始終運(yùn)行于不同的軌道。本工作臺交換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上的滾輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)下平移工作臺和上升降工作臺，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工作臺同步運(yùn)動(dòng)。

由此可以看出，此工作臺交互系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于：

⑴無獨(dú)立的升降裝置，結(jié)構(gòu)簡單，無升降等待時(shí)間。

⑵兩個(gè)工作臺同步移動(dòng)，減少一個(gè)工作臺全行程運(yùn)行時(shí)間。

⑶兩個(gè)工作臺運(yùn)行于不同的導(dǎo)向軌道中，易于調(diào)節(jié)高度和升降位置。

⑷工作臺交互式交換系統(tǒng)將交換循環(huán)時(shí)間提高到20秒，極大地提高了工作效率。