2軸與5軸激光切割編程系統(tǒng)

摘要：在亞洲的新興工業(yè)國(guó)家,激光切割的應(yīng)用雖然還沒有歐美那樣普及,但隨著全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)移與激光切割成本的降低,激光切割很快會(huì)在這些國(guó)家得到普及。

最近幾年激光技術(shù)得到了快速發(fā)展，已經(jīng)變成一個(gè)主流的切割技術(shù)。因?yàn)榫哂休^好的切割質(zhì)量與精度，以及無與倫比的加工速度，板材行業(yè)普遍認(rèn)為激光切割將來極有可能取代沖壓成為主流的鈑金加工技術(shù)。

除了二維切割，近年來3-5軸激光切割機(jī)床的銷售也非�；鸨@主要是多軸加工在性能方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于汽車、航空航天與石油行業(yè)來說，多軸激光切割機(jī)床的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。跟二軸激光切割不同的是，多軸加工對(duì)于加工編程的軟件要求更高一些。

板材激光切割系統(tǒng)

激光切割是一種昂貴的加工方法，在目前已知的切割加工中，激光的消耗成本是最高的，而激光加工的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)的是高效與質(zhì)量，所以提高切割效率與產(chǎn)品質(zhì)量是降低激光加工成本最有效的工具。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，工程師必須嚴(yán)格控制切割機(jī)床的加工工藝，牽涉到工藝的關(guān)鍵是材料和加工的軌跡，在材料固定的情況下，加工軌跡是節(jié)約時(shí)間、提高效率的最佳方法，因?yàn)樽罴训某绦蚰芄?jié)省加工時(shí)間與提高材料的利用率，從而迅速的降低成本。

想要得到最佳的程序最重要的是以下幾個(gè)問題:

第一，怎樣盡可能利用最少的材料而不增加加工時(shí)間。
最佳的方法是利用自動(dòng)的任意形狀排樣功能識(shí)別個(gè)別的零件真實(shí)的形狀后，在已固定大小的材料上盡可能的安排好這些零件，這樣的話，高昂的材料費(fèi)用可以立即節(jié)約很多。

像在板材切割行業(yè)普遍應(yīng)用的JETCAM Expert CAD/CAM 系統(tǒng)就是采用識(shí)別零件圖形邊緣的方法來定義零件，然后采用自動(dòng)任意排樣功能，將一些小的零件或者不規(guī)則的零件自動(dòng)填充在一些區(qū)域，以節(jié)約材料。

第二，怎樣處理客戶提供不太理想的CAD文件
DWG，DXF 或 IGES 文件從一個(gè)CAD系統(tǒng)里轉(zhuǎn)出來后，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)微小的縫隙存在于交線和園弧中，非常小以至無法用肉眼觀察到，或者是大量的重線，更難以讓人發(fā)覺。而這些對(duì)于排樣是一個(gè)很麻煩的問題，排樣需要的是封閉的連續(xù)幾何圖形以便自動(dòng)識(shí)別其內(nèi)在與外在輪廓。在這一點(diǎn)上，碰到這種問題，JETCAM軟件將會(huì)自動(dòng)地“清理”這些文件，移去哪些另人不愉快的線，不但不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤縫隙，而且還會(huì)調(diào)用“曲線-倒角”功能，大量減少短線的數(shù)量，以產(chǎn)生比較短的程序，減少機(jī)器的切割工作量，能得到好的加工效果。

第三，怎樣降低編程過程中出現(xiàn)的工程師經(jīng)驗(yàn)參差不齊的問題
JETCAM提出了“傻瓜”軟件的概念，系統(tǒng)將所有的工程數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于SEKT系統(tǒng)里（工程知識(shí)庫(kù)Stored Engineering Knowledge Technology縮寫），這樣即使工廠缺乏加工經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，不熟悉工藝的工程師可以直接調(diào)用這些工藝，從而保證輸出的程序是最佳的。

多軸激光切割系統(tǒng)

多軸切割與板材切割的原理完全不同，首先加工的零件并沒有直接放在機(jī)床工作臺(tái)上，這就牽涉到一個(gè)工件定位夾具的問題。在這一點(diǎn)上，來自英國(guó)Camtek公司的PEPS軟件解決這一問題的方法非常簡(jiǎn)單實(shí)用。

PEPS使用了一個(gè)夾具自動(dòng)報(bào)表，首先為要加工工件設(shè)置參考位置進(jìn)行固定，確定需要加工的范圍與高度，系統(tǒng)會(huì)按這些參數(shù)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目臻g網(wǎng)格，生成實(shí)體輪廓圖形支撐工件，在確定好夾具相應(yīng)的節(jié)距后，這些實(shí)體的夾具會(huì)自動(dòng)生成二維平面圖形，按預(yù)先提供的夾具板材大小，生成自動(dòng)派樣好的圖形文件與NC切割文件。

第二個(gè)常見的問題是多軸切割面向的行業(yè)三維零件設(shè)計(jì)已經(jīng)完全取代了二維圖紙，客戶提供的都是一些三維零件，而工程師經(jīng)常遇到的問題就是通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)來圖形普遍存在扭曲變形或有很多的碎面，而當(dāng)前的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀決定這種狀況很難改變。

而且這些三維圖形的修改還涉及到非技術(shù)層面的管理問題，通�？蛻羰呛茈y接受需要修改他們提供模型的要求，因?yàn)樗麄儞?dān)心這些修改會(huì)不符合他們的需要

PEPS解決這一問題的方法是首先提供大量CAD轉(zhuǎn)換接口，只要客戶采用的是主流CAD三維設(shè)計(jì)軟件，PEPS都能直接轉(zhuǎn)換而不需要轉(zhuǎn)換為第三方格式。這些主流CAD軟件包括Pro-E ，Catia，Unigraphics，SolidWorks，SolidEdge，Cimatron，Delcam等等。當(dāng)然目前普遍公認(rèn)的是ParaSolid格式在三維轉(zhuǎn)換方面具有穩(wěn)定、碎面與破面少的優(yōu)點(diǎn)，PEPS也向用戶提供了這一內(nèi)核技術(shù)。其次PEPS提供了相當(dāng)強(qiáng)的調(diào)整功能，尤其是對(duì)實(shí)體零件。這些功能包括完整的全面修補(bǔ)功能，加工時(shí)的曲面擬合功能，斷面曲線的模糊選取等等，這些功能同樣有效的降低了工程師的編程工作強(qiáng)度。