華中科技大學 肖金陵
摘要:本文根據(jù)激光焊接與切割設備廠商對數(shù)控系統(tǒng)的要求,介紹了激光加工數(shù)控系統(tǒng)中示教編程、攝像定位、自動編程、螺距誤差補償、激光飛行焊接、旋轉(zhuǎn)類零件的高速勻速焊接、邏輯控制以及偏差校正等關節(jié)技術。
目前,我國的激光焊接與切割設備在各工業(yè)領域得到廣泛應用,國內(nèi)95%以上的激光焊接與切割加工采用國產(chǎn)設備,同時,出口激光設備也越來越多。數(shù)控系統(tǒng)是激光焊接與切割設備中的關鍵部件之一,數(shù)控系統(tǒng)除穩(wěn)定、可靠以外,操作方便,性能好壞也直接影響激光加工效率和加工質(zhì)量。因此用戶對數(shù)控系統(tǒng)的要求也越來越高,比如:希望在不增加硬件成本的前提下,成倍地提高加工精度;在點焊加工中,要求焊接時工作臺不停,在高速運動過程中實現(xiàn)精確點焊;實現(xiàn)軌跡的勻速高速焊接;在生產(chǎn)線上,實現(xiàn)多工位的邏輯控制;通過CCD圖像采集實現(xiàn)工件精確定位與軌跡跟隨;很方便對復雜空間軌跡實現(xiàn)示教編程;應用現(xiàn)有的AutoCAD、CorelDRAW等圖形軟件實現(xiàn)自動編程等等。
一、 數(shù)控工作臺的螺距誤差補償
有些激光設備對工作臺的精度要求很高,比如:一些劃片機的加工精度要求達到0.005mm,要求工作臺的精度達到0.002mm。而工作臺的精度每提高一倍,其加工成本將近高出一倍,用戶希望既要成本低,又要精度高,因此,只有在數(shù)控系統(tǒng)中通過螺距誤差補償來提高工作臺的精度,才能滿足用戶這一要求,因為用軟件補償誤差的成本幾乎為零。
螺距誤差是絲桿螺距的理論值與實際值之差,可分為線性誤差和非線性誤差兩部分,線性誤差隨移動距離增大而增大或者減小,誤差與絲桿長度成線性關系,而非線性大都成“V”型、“W”型或“S”型。螺距誤差補償方法, 是用數(shù)控系統(tǒng)按一定間距控制工作臺移動“理論距離”,再用激光測距儀測量各點的實際距離,通過數(shù)控軟件修正實際移動距離,使之盡可能接近理論值,一般可以補償80%的誤差,如:當工作臺精度為0.02mm時,通過螺距誤差補償,精度可以達到0.004mm。通過數(shù)控軟件補償工作臺誤差時,正確的方法非常重要,如果補償方法不好,補償效果很不明顯,方法恰當時,精度可以提高5倍以上。螺距誤差補償中有兩點非常重要:一是要先通過改變步進當量基本消除螺距誤差中的線性誤差,例:300mm行程的誤差可能大于0.1mm,但其中的非線性誤差可能只有0.03mm左右。如果不先消除線性誤差,補償后的精度只能達到0.02mm左右。通過改變步進當量消除線性誤差后,再進行螺距補償,精度達到0.006mm,補償效果十分明顯。另一個技巧是要“往返補償”,即:補償表中,從0測到300mm,再從300mm測到0,測出正反方向的誤差,再填入補償文件(如表1)。