激光切割机是一种新兴的热切割方式,具有高精度、高效率、低污染等优点,已经成为热切割技术的发展热点之一。为了满足激光切割装备的自动化、高精密化和控制方式数字化等要求,实现高速激光切割机床数控系统的国产化。
本文在上海市科委光科技重大专项项目支持下,研究与开发了具有自主知识产权的高速激光切割机床数控系统,以满足我国激光切割技术的发展要求。
本文在通过分析嵌入式激光切割机数控系统基本功能模块的基础上,采用了基于RT-Linux和ServoWorks的开放式数控系统平台,对切割机数控系统的硬件结构和软件进行了设计,并对系统进行了多任务调度分析和数据转换分析,为切割机数控系统各功能模块协调、高效工作奠定了良好的基础。
探讨了激光加工参数对切割质量的影响,分析了切口的能量分布模型,根据切割过程中的能量平衡方程建立了功率密度最佳化的功率-速度匹配模型,开发了数控系统的激光功率控制模块,将激光功率自适应控制功能集成到激光切割数控系统上。
描述了高速数控激光切割机床的结构,介绍了高速激光切割机床飞行横梁机构在运动过程中的变形情况,分析飞行横梁在不同情况下所产生的变形,根据分析得到的结论,提出了基于动力学的数控系统抑制变形的方法,达到了减小高速切割时飞行横梁变形的目的。
设计了高速数控切割机床控制和辅助电路,并通过实际的激光切割实验对高速激光机床的数控系统功能进行了验证。
最后,对课题研究内容进行了总结与展望,希望可以对激光切割数控系统的深入研究与开发提供一定的借鉴作用。