Kinco伺服ED100-AA在激光切割机的应用

一．引言

从1960年发明激光至今，作为20世纪科学技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一，激光技术和激光产业的发展受到世界先进国家的高度重视。中国作为世界制造大国，在以激光为本的材料加工领域有巨大的潜力可挖。

本文主要结合Kinco高性能伺服，浅谈其在激光切割机上的成功应用。

 

二．工作原理

激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。

与国际上激光加工系统相比，我国的激光加工系统差距甚大，仅占全球销售额的2%左右。主要表现为：高档激光加工系统很少，甚至没有；主力激光器不过关；微细激光加工装备缺口较大；而这些领域我国的生产企业正在积蓄力量稳步进入，国内应用市场有很大发展空间。

使用激光雕刻和切割，过程非常简单，如同使用电脑和打印机在纸张上打印。您可以在Windows环境下利用多种图形处理软件，如Photoshop、CoreDraw、文泰、田岛、AutoCad等进行设计的图形，扫描的图形，矢量化的图文及多种CAD文件都可轻松地“打印”到加工工件上。唯一的不同之处是，打印是将墨粉涂到纸张上，而激光雕刻是将激光作用到木制品、橡胶、纺织物、皮革、亚克力、塑料板、金属板、石材等工件上，几乎涵盖所有的非金属材料。 
       雕刻工艺：

* 点阵雕刻   点阵雕刻酷似高清晰度的点阵打印。激光头左右摆动，每次雕刻出一条由一系列点组成的一条线，然后激光头同时上下移动雕刻出多条线，最后构成整版的图象或文字。扫描的图形，文字及矢量化图文都可使用点阵雕刻。

* 矢量切割   与点阵雕刻不同，矢量切割是在图文的外轮廓线上进行。我们通常使用此模式在木材、亚克力、纸张、纺织品、皮革等材料上进行穿透切割，也可在多种材料表面进行操作。

       *雕刻速度   雕刻速度指的是激光头移动的速度，通常用IPS（英寸/秒）表示，但日常加工过程中，我们普遍用“米/分钟”来表示激光速度。而该速度对于特定的激光管来说，也并非越快越好，目前国产激光管最高速度范围为0-150米/分，甚至更高。但有效雕刻切割速度（即可满足用户最终加工工艺之速度）也只保持在0-36米/分内升浮，有效雕刻速度最终决定于生产厂家的技术能力。高速度带来高的生产效率，控制速度也可以实现对切割深度的控制，对于特定的激光强度，速度越慢，切割或雕刻的深度就越大。您可利用雕刻机面板调节速度，也可利用计算机的控制软件来调节。步进科技的伺服系统确保在高速雕刻切割时，仍然得到超精细的加工质量。

 

三．工艺要求及设备特点

工艺要求：定位速度：100mm/s.

               重复定位精度：±0.02mm.

         最大切割速度：1mm不锈钢18mm/s.

         切割精度：0.001mm.

设备特点：

    光路固定，通过XY工作台移动切割物、激光束固定实现切割功能，可减少因激光线性偏振而引起的横向和纵向切割缝宽不一致的问题，光路稳定，精度高。手动对焦，有红光预览功能；选用Kinco高精度伺服电机驱动和精密滚珠丝杆传动导向结构，定位精度高。最大切割速度：100mm/s，重复定位精度≤±0.02mm；由光学、运动、控制、排烟、吹气各个系统以及焦点定位装置等组成，配切割碎料汇集箱；立足于小幅面，高精度切割，最大切割范围：300mm×300mm；该系统切割软件支持DXP、PLT、CNC等图形格式，可分层设置不同的切割参数，通过降低输出激光功率或提高切割速度等参数也可实现激光雕刻的功能。

与原有系统性能对比：

与客户过去采用三相步进电机的激光切割机对比，切割精度、定位速度、重复定位精度明显提高，不存在用三相步进电机容易丢脉冲的现象，Kinco伺服电机刚性强，不存在过冲的现象。

系统配置：

名      称	型      号	数     量
运动控制卡	客户自行研发	1
Kinco伺服驱动器	ED100-AA	2
Kinco伺服电机	23S21－0560－803J7-AA	1
Kinco伺服电机	23S31－0650－803J7-AA	1
开关电源	300W, 60VDC输出	1
PDC适配器	PDC05	2

 

四．总结

       经过调试、运行，各项性能指标均达到客户的要求，重复定位精度提高5倍，最大定位速度提高2倍，最大切割速度提高1.5倍（这与激光功率密切相关，切割薄产品时，更能发挥Kinco伺服电机的优势）。 Kinco伺服在该客户获得了成功应用。

       采用步进系统和伺服系统的雕刻机性能参数对比：