板材坡口切割是數控切割機行業的一項技術，廣泛用於造船、工程機械等行業。
基本介紹
- 中文名：3D雷射坡口切割
- 外文名：3D laser groove cutting
- 前言：板材坡口切割是數控切割機
- 技術方案：基於光纖雷射或光纖傳導
- 結語：一台柔性光路雷射坡口
- 簡要介紹：板材坡口數控切割
技術套用,技術方案,機器維護,
技術套用
它要求在一個完整的工件切割中，切割高度、刀縫補償、刀口偏鋒補償、進給速度、拐角過渡都要隨坡口角度的變化而同步實時調整，以實現正確的切割尺寸、坡口角度，和滿意的表面質量。圖示1為一例典型的坡口切割工件。
目前真正商業化的坡口數控切割產品多為國外技術，例如德國的Esab（伊薩），Messer（梅薩），澳洲的Farley（法利萊），Trivers（競孚），日本的Koike（小池）等。這些技術採用的切割刀具多為氧焰（主要用於精度要求不高的厚板）、等離子（主要用於精度要求較高的中板）。對於精度要求很高的精密中薄板坡口切割，雷射有著不可取代的優勢。
但是長久以來雷射用於板材的坡口切割一直是一項空白。絕大部分國際上的3D雷射切割機主要用於薄板的三維路徑切割，由於3D光路的技術複雜性、功率局限和價格因素，3D雷射頭無法在中薄板坡口切割上普及。
在2010北京埃森國際焊割設備展會上，如岡自動化控制技術（上海）有限公司採用其澳洲母公司Trivers的TNC2000LA雷射坡口切割專用數控器，首次推出了基於光纖雷射或光纖傳導雷射的數控坡口切割概念機（見圖2），為中薄板精密坡口切割提供了一個高性價比和實用可靠的技術方案。
技術方案
基於光纖雷射或光纖傳導雷射的數控雷射坡口切割概念機由四大關鍵技術部件組成：
（1） 澳大利亞Trivers的TNC2000LA雷射坡口切割專用數控器
（2） 如岡自動化控制技術（上海）有限公司的TB-1LA擬合角坡口切割機械手
（3） 中科同益YAG光纖傳導雷射器或阿帕奇半導體光纖雷射器，配東露陽水冷系統
（4） 上海嘉強自動化的laserMech雷射切割頭及高度跟蹤器
TNC2000LA雷射坡口切割專用數控器在Trivers性能卓著的等離子平面以及坡口焊割數控器基礎上，增加了雷射功率和頻率的高速平滑控制及其界面設定，在拐角、打孔的功率控制上更有精細的處理，支持多種雷射類型和輸出模式，配合雷射高精度位置特性的螺距補償功能，以及全面的切割氣體控制。該款數控的製造商與著名柔性光路雷射供應商中科同益和阿帕奇密切合作，針對光纖類雷射的特殊性量身定做控制，並且建立和最佳化加工工藝參數庫，尤其是複雜的坡口切割工藝參數，使得雷射器控制得到最佳化，加工質量顯著提高。
柔性光路雷射系統的最大優點是免除了傳統機械光路的複雜性和維護困難性，使得5軸聯動的坡口切割動作完全依賴於坡口切割機械手，而無須任何光路方面的設計考量和設備投入。
上海如岡自動化的坡口切割機械手TB-1系列已在國內外數控坡口等離子切割機上有較廣泛的套用，TB-1LA是專用於雷射坡口切割的輕載高速型坡口機械手，在精度、剛性、慣性、速度方面比其等離子坡口切割頭都有較大技術規格提升，保證了精密高速雷射坡口切割的需求。
柔性傳導雷射目前有兩大技術流派：YAG雷射發生器，光纖傳輸，功率可達數千瓦，中科同益是較有代表性的一家；半導體光纖雷射器，功率可到萬瓦，國內目前流行的阿帕奇為行業內廣為知曉。與傳統的CO2雷射器相比，YAG雷射用於厚板切割時發散角較大（約為CO2的兩倍），但金屬對其吸收率較好（約為CO2的3倍），用於坡口切割時通過數控和坡口切割頭對發散角進行動態補償，同樣功率下的切割厚度高於CO2雷射，採購和運行成本也遠低於CO2雷射器。
機器維護
一台柔性光路雷射坡口切割整機的成本約為數控3D雷射切割機的1/2。其維護成本則遠低於3D雷射切割機，一直以來令人生畏的光路調整維護、3D切割頭保養維護都一概省略。這一技術方案為中薄板坡口切割提供了一整套完整的從雷射坡口切割數控器、坡口切割機械手，到柔性光路雷射器及其水冷系統的實用工作方案，對光纖類雷射的特殊控制、雷射器與工藝控制的配合、柔性光路與機械坡口切割頭的集成、光纖類雷射與雷射割炬的配合、乃至配用光纖類雷射的冷卻方案和選型，都給出了較周全的技術考慮和實用答案。
