定制 CNC,突破性激光切割机的关键所在

NUM 的定制 CNC 技术正助力激光切割机制造商 Favor Laser 加快产品研发步伐,开拓新的市场领域。凭借 NUM 设计的专用软硬件,这家台湾公司已成功研制出一款高精度激光切割机,它可以将金属板材加工成超小或超大部件,切割进给速度高达每分钟 60 m。

截至目前,公司始终专注于为低成本市场生产激光切割机。2010 年,Favor Laser 开始为全球市场开发高性能多用途激光切割机,目前这一产品领域为少数瑞士、德国和日本制造商垄断。通过组合激光切割技术、价值工程化硬件和先进的 CNC 软件,公司预计能够生产出性能达到市场领先水平的机床,而其成本显著 降低。

所有的 Favor Laser切割机均基于创新的飞行光学系统,使用固定工作台支撑加工的金属板材,而引导激光束的切割头可在板材上水平移动。公司的新型 XO 高性能激光切割机为四轴机床,但 X 轴配备两个电机。X 轴和 Y轴(工作长度分别为 3m 和 1.5m)控制切割头的水平定位;较大的工作范围加上 ±0.01 mm 的 X-Y 定位精度有助于最大限度地提高切割机的多功能性。

为保持光束聚焦和切割效率,使用 Z 轴上的高速伺服电机连续监测和调节切割头与工件的间距。X、Y 和 Z 轴均为插补控制,以确保平滑连续的运动控制,而享有专利的自适应光学系统可以补偿激光束的长度,随切割头与激光振荡器的相对位置调节激光束的长度。切割机的第四轴 (U) 用于装卸物料。

在对各种可选的 CNC 进行调查之后,Favor Laser 选择在其新型 XO 切割机上使用 NUM 的 Flexium 68 系统。该 CNC 系统的运动控制硬件完全满足要求,同时还具备配置灵活性特点,适合未来升级,其软件功能可简化应用编程。尤以 NUM 独有的“动态操作”功能最为突出,被公认为切割头和工件间距动态控制程序的理想之选。该功能利用快速计算和通信设备,可将事件驱动的机床循环整合到实时 CNC 核心。

据 Favor Laser 总经理赖先生透露:“我们欣喜地发现,NUM 台湾具备工程专业知识和资源并愿意协助我们完成设计的每个阶段。因其在定制硬件和 CNC 软件开发等方面的大力支持,我们能够在预算框架内,及时将新型 XO 高性能激光切割机推向市场,这大大降低了开发和建造成本,使我们获得了巨大的竞争优势,同时也使得我们的切割机价格较之日本和德国制造的同类产品低约 20~30%。”

XO 激光切割机的所有运动控制元件均由 NUM 提供。除电机、NUMDrive C 伺服驱动器和 Flexium 68 CNC 内核外,该款切割机还使用了 NUM 的 Ethercat I/O 接线端以及带 15 英寸平板显示器和硬盘驱动器的 Flexium FS152i 双处理器操作面板。个性化的人机界面 (HMI) 完全由 NUM 台湾独立开发,大量使用图形,包括可视化的工件和切割流程 — 这简化了机床操作,最大限度地减少了培训需求。

在激光切割过程中,工作条件可能随时发生改变,这就要求快速调整大量参数,确保性能稳定。控制激光振荡器的输出功率更是一大设计难题,它需要迅速稳定的通信设备。为满足这些要求,NUM 台湾为 XO 切割机内的 CO2 激光振荡器专门研发了一款脉冲序列控制卡。这款控制卡完全依靠硬件(使用软件可能导致不可接受的延时限制)转化占空比和频率控制信号,与激光振荡器光学连接,以便最大限度地减少传输延时。

NUM 的 CNC 产品性能和 NUM 台湾的响应能力已促使 Favor Laser 重估其切割机的控制策略。目前公司有意将现有的产品系列转向 Flexium 系统,依靠 NUM 的 CNC 技术开发未来机型。赖先生解释道:“我相信,与 NUM 的合作将使 Favor Laser 处于极其有利的市场地位,创造出普惠客户的新型激光切割机解决方案。”