華中科技大學 肖金陵
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。
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）。
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