大功率激光切割系统终稿.pptx

大功率激光切割系统2016年2月目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结需求分析 适应多品种复杂曲面零件（大、小尺寸）的切割与打孔； 待加工零件材质为高温合金、不锈钢及钛合金等； 待加工零件无CAD模型与CAD模型误差较大时，切割轨迹需3D重建； 加工效率较高（具备飞行打孔功能）； 宜人化的操作、智能化程度较高目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结总体方案-主要组成运动执动执 行机构激光系统统烟尘尘吸收净净化系统统集成控制系统统工装夹夹具切割末端执执行器测测量传传感器总体方案-功能介绍 运动执行机构：三轴机械手+旋转工作台； 切割末端执行器：2个摆动轴+切割头+扫描传感器+同轴CCD； 工装夹具：可换工装，一次装夹，整体加工； 烟尘吸收净化系统：整体除尘； 激光系统：能量源，激光器+水冷机，连续/脉冲； 控制系统：集成控制，/离线编程与仿真。

总体方案-设备运行环境（1）电源：380V10，3相，50Hz（2）环境温度：535（3）相对湿度：75（4）设备工作状态下噪音：75DB目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结运动执行机构-主要组成三轴轴机械床钢钢构旋转转工作台 X、Y、Z三个直线轴和一个旋转工作台 各轴均由伺服电机驱动，带闭环反馈系统运动执行机构-三轴机械手X轴轴机械手直线导轨线导轨Y轴轴机械手Z轴轴机械手性能指标： X、Y、Z轴行程：X1000mm、Y1000mm、Z1500mm； 定位精度：0.01mm/500mm； 重复定位精度：0.007mm； 移动速度：20m/minX轴轴机械手运动执行机构-旋转工作台性能指标： 承重量：1500Kg； 旋转范围：n360； 定位精度： 15； 重复定位精度： 6； 可与其它5轴联动回转转机构伺服电电机刚刚性工作台运动执行机构-工作区防护功能： 顶盖可根据需要开启，工作时锁死； 前门用于工作人员进出设备工作区使用，工作时锁死； 两侧壁安装透光玻璃窗，工作过程可见； 后壁板配有维护用后门，方便设备调试、维护。

可开启顶顶盖前门门侧侧壁维护维护 用后门门隔板后壁板目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结功能特点： 由防碰撞机械臂和切割头组成； 具有柔性防碰撞功能； 具有焦距调节功能； 具有随动跟踪功能； 具有扫描测量功能（不同于普瑞玛）切割末端执行器-普瑞玛切割头垂直旋转轴转轴防碰撞机械臂水平旋转轴转轴性能指标： 水平旋转轴行程：450； 垂直旋转轴行程：270； 定位精度： 15； 重复定位精度： 6激光头头扫扫描传传感器光纤纤拖链链切割末端执行器-防碰撞机械臂主要参数： 转速：50r/min； 转动范围：120； 侧向切割精度：5m； 环向切割精度：10m； 电机形式：力矩电机； 额定力矩：12Nm； 测量系统：ERA 4281 C；水平旋转轴转轴垂直旋转轴转轴光纤纤拖链链切割末端执行器-防碰撞机械臂主要参数： 中断频率：350kHz； 系统精度：4.5； 光栅行数：16384； 光栅周期：20m； 机构允许转速：4000r/min； 转子惯性矩：0.000033kgm； 工作温度：-1080；旋转轴测量系统切割末端执行器-防碰撞机械臂主要参数： 焦距范围：最大：100至500(mm)；标准：200至300(mm)； 焦距等级：每50mm一级； 冷却方式：水冷； 摆动范围：水平：360；垂直：160； 驱动：力矩电机； 重量：约45kg。

同轴轴CCD具有40倍以上与激光束同轴CCD监视功能，可进行工件检查及精确定位切割末端执行器目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光器系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结工装夹具 采用球锁快速装夹和T型槽结构； 工作平台可在600mm回转台与1200mm回转台之间转换工装夹夹具工件600mm回转台1200mm回转台工件夹夹具夹夹具工装工件工装夹具-工装转换流程工装一步骤骤一：工件安装后整体吊运至工作转转台步骤骤二：准备备定位销销步骤骤三：安装定位销销，使工装与工作转转台固定工装夹具-工装转换流程工装二步骤骤一：工件底板吊运至工作转转台步骤骤三：安装定位销销，使工装底板与工作转转台固定步骤骤二：准备备定位销销步骤骤四：安装工件并固定步骤骤五：安装工装顶顶板，固定工件目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光器系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结激光系统-激光器（IPG光纤）技术指标： 工作方式：连续/脉冲 最大平均功率：1.5kw； 最大峰值功率：15kw； 最大脉冲能量：150J； 脉冲宽度：0.2ms10ms； 脉冲频率：1Hz2000Hz； 功率调节范围：10100%； 光束发散角：1519mmmrad； 工作环境温度：545； 无水存放温度：-4075； 外形尺寸：1004*804*556； 重量：190kg。

激光系统-水冷机 采用IPG原厂水冷机； 具备双温双控、水温自动加热补偿功能，水冷机控温精度0.5； 具备离子吸附功能，满足整体设备正常使用冷却要求； 具备水温超高报警、流量低报警、冷却水电导率高报警等报警功能目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光器系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结测量与路径规划 根据理论数模与实际工件的误差范围，有三种方式：理论论数模与实际实际 工件误误差很小理论论数模与实际实际 工件误误差较较大无理论论数模位移指令整体/特征重建测 量测量路径规划理论数模切割/打孔路径规划理论数模测 量示教测量路径切割/打孔路径规划位移指令整体/特征重建切割/打孔路径规划位移指令测量与路径规划-轮廓测量仪 LJ-H3测量仪 高速测量，每秒输出64000个轮廓数据 自动位移补正 通过以太网与工控机连接，高速传输数据 LJ-V7060K测量传感器 采用蓝色激光，波长更短，精度更高 采用两种偏振光交替原理剔除多重反射光 测量范围：Z轴54.6mm7.6mm，X轴14mm 测量精度：145mm以内0.018mm； 重复精度：X轴5m，Z轴0.4m。

测量传感器采用高精度镜面目标物型蓝光激光轮廓测量传感器，测量精度高，适用于各种镜面金属表面的轮廓测量测量与路径规划-测量路径规划 用户指定测量传感器方向、第一扫描方向和第二扫描方向，即可根据数模自动生成测量路径测量传感器方向：A:90 B:0第一扫描方向：Z-第二扫描方向：R+ 利用计算机图形学、微分几何学相关理论； 曲面-曲线-点测量与路径规划-三维重建 通过测量仪获取的点云数据，进行整体或特征曲面重建重建 利用计算机图形学、微分几何学相关理论； 大致有两种方法：点-曲线-曲面，点-曲面测量与路径规划-切割路径规划 可以导入数模中的边作为切割路径，支持编辑路径起点、路径方向、安全起落方向等切割路径安全路径 根据数模上的加工路线和安全方向设置（可根据数模表面法线自动指定，也可由用户手动指定）生成加工路径测量与路径规划-打孔路径规划输出目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光器系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结烟尘吸收净化系统-主要参数过滤桶 过滤面积：180m； 过滤筒材质：过滤膜； 清洁方式：H型旋转喷嘴； 粉尘收集箱容量：192L； 最大吸风量：6000m/h； 风机形式：离心风机； 电机功率：7.5kw。

烟尘吸收净化系统-功能特点 模块化设计 采用分体模块组合形式，根据现场空间布置，布置灵活，空间利用率高 智能化控制 所有功能控制和反馈信息都在显示屏上显示，重要参数设置有密码锁防护功能，防止误操作 变频控制 通过配置风压传感器，系统可实现全自动变频，起到节约能耗及延长滤筒使用寿命的作用 方便的粉尘清理 配置气缸启闭式集尘箱固定方式，使粉尘清理和集尘箱复位更方便集尘箱下方安装有带锁定功能的万向轮，移动方便目录 需求分析 总体方案 运动执行机构 切割末端执行器 工装夹具 激光器系统 测量与路径规划 烟尘吸收净化系统 集成控制系统 激光切割工艺研究 总结集成系统统测线测 量西门门子840Dsl测测量末端切割/打孔路径规规划线/离线线仿真测测量路径规规划3D重建工艺艺数据库库人机交互/加工记录输记录输 出6轴轴控制激光系统统DI/DO/AI/AO切割末端执执行器模式切换换能量、功率频频率调节调节 /反馈馈激光器开关防碰撞功能随动动加工集成控制系统-架构 西门子840Dsl系统具有高性能、可靠性、模块化、/离线编程等功能集成控制系统-西门子840Dsl系统. .PROFIBUS总线接口RJ45接口激光器切割末端执行器西门门子840Dsl系统统HMIPCUNCU驱动驱动电电机激光器切割头头集成系统统测线测 量设备/工件就绪切割/打孔路径规规划文件导入840DslTCP/IP通讯西门门子840Dsl工件运动动按路径规规划行走激光头头随动补偿动补偿切割/打孔集成控制系统-工作流程加工工艺艺参数生成加工文件集成控制系统-加工代码设置激光头功率设置激光头频率设置激光头关闭设置激光头打开位移指令位置指令、设备控制指令、工艺参数设定指令等材质板材厚度激光焦距焦点位置激光功率切割速度辅助气体压喷嘴直径喷嘴高度加工工艺数据加工工艺数据分析激光切割/打孔工艺数据库历史查询输出集成控制系统-工艺数据库集成控制系统-资源管理集成控制系统统 用户户管理表管理用户登录、增加/删除/更改用户信息功能。

设备设备 管理表对各个设备的监控和使用记录，包括故障、报警、日志保存等加工表实时记录加工数据、以便报表、统计输出 测量和加工过程运行之前，首先可以通过离线仿真系统模拟运行，对可能出现的干涉情况进行排除集成控制系统-离线仿真离线仿真运行指令：Main.nc3D仿真画面：仿真设备 状态：运动机构：X轴：10.63mmY轴：375.70mmZ轴：441.07mmR轴：0.00A轴：90.00C轴：-90.00A轴使能：TrueC轴使能：TrueX轴正限位：FalseX轴负限位：FalseY轴正限位：FalseY轴负限位：FalseZ轴正限位：FalseZ轴负限位：False测量传感器：蓝光使能：True蓝光返回：False蓝光平均距离：超量程传感器：电涡流1使能：True电涡流1返回：超量程电涡流2使能：True电涡流2返回：超量程电涡流3使能：True电涡流3返回：超量程 测量和加工过程运行时，可以监测设备的运行状态数据，并通过3D仿真显示运动机构运行状态集成控制系统-仿真蓝光使能：False蓝光返回：False蓝光平均距离：-2016-1-29 8:00:00 切割任务开始运行日志：2016-1-29 飞行制孔筒形工件A 3D仿真画面：设备 运行状态：运动机构：X轴：10.63mmY轴：375.70mmZ轴：441.07mmR轴：0.00A轴：90.00C轴：-90.00A轴使能：TrueC轴使能：TrueX轴正限位：FalseX轴负限位：FalseY轴正限位：FalseY轴负限位：FalseZ轴正限位：Fal。