智能激光切割数控系统“软硬件”分析

　　对于高功率激光切割金属材料而言，影响切割质量的因素多种多样，概括起来主要有设备本身的几何精度，如运动轴的动态刚性、加速度；激光器光束模式和质量、光学元器件的性能、导光系统的稳定性以及常见的功率、速度、嘴板距、喷嘴孔径、切割辅助气体的纯度和气压、光程距离、焦距和聚焦光斑的大小等，当然“起刀”时的子程序和编程路径也至关重要，另外由于材质、板厚以及材料表面状态的不同，使得激光切割过程中也存在很多难以预计的变量，将影响切割过程中的稳定性和最终的质量。针对上述某些不可预测的影响因素，研究切割过程中的实时智能控制系统，不再需要切割过程中的人工干预（某些意外碰触报警除外），达到提高切割过程的稳定性、切割效率和切割质量的目的。

　　智能切割数控 系统的硬件组成

　　（1）智能切割数控 系统

　　用于对切割状态监视器反馈的数据进行适时分析，并依此实时调整切割参数，并控制切割辅助气体组份，以及改变焦点位置，保证加工质量，提升加工效率。当出现切割失败时能及时终止加工减少，甚至杜绝不良品的产生。

　　（2）切割状态监视器

　　用于对加工过程中的熔池位置进行实时监控，取得加工状态的原始数据，反馈给控制系统。

　　（3）气体控制系统

　　用于控制切割辅助气体的路径和组分。

　　（4）光学控制系统

　　用于控制激光加工过程中的光束发散角和焦点位置。

　　智能切割数控 系统主要功能及软件开发

　　（1）焦点搜索功能

　　由于材质及尺寸等因素的误差使得光学镜片（包括光源窗口镜、准直扩束镜、反射镜和聚焦镜等）在加工过程中存在微小的差异，这些误差会引起相同规格的不同镜片焦点位置有一定细微差别，同时在激光切割机光导系统安装时，各种调整环节和光路气体的种类和洁净度也会导致焦点的漂移，而使用智能切割控制系统可以自动化的快速搜索及确定焦点位置，比以往的手动调整方式在效率和精度两方面都有极大的提高。准确的焦点位置，是实现高质量高效率切割的关键要素之一。

　　（2）高速穿孔功能

　　穿孔是激光切割进行前必须的准备工作。对于传统的定时穿孔工艺，在效率和安全性上有一定矛盾，要保证穿孔快速可靠完成，通常会在穿孔时间上留有一定余量，为了防止穿孔过程中熔池发生爆孔进而污染镜片，又会限制穿孔功率，但又影响了穿孔效率。而智能切割控制系统，由于可以在线监测并控制穿孔状态，在发生熔池爆孔前可以提前预测并控制各种工艺参数，最终使得可以在满功率的状态下高速度高质量的完成穿孔，并且能够自动判断穿孔过程的结束，穿孔结束后立即执行后续切割，大大缩短了加工时间，保证了加工质量，同时也极大的减少了由于多余的穿孔能量对于床身的烧蚀和热变形的影响。

　　（3）切割状态监测功能

　　在切割较厚金属材料时，容易发生烧损或等离子云等不良切割现象，该功能可以通过检测实际切口金属辐射光、焦点亮度、等离子体的聚集情况等信息进行实时采样分析，在即将产生不良切割或等离子云之前，自动调整切割参数，实现自动减速然后再加速，或自动后退再执行程序，从而避免材料损失；在发生切割不良甚至失败前，能够提前终止加工，并可以生成大量的监测数据为工艺参数改进提供依据。

　　结语

　　智能切割数控系统是集光、机、电技术为一体，处于当今激光切割技术的制高点，整体研究和应用还处于起步阶段，将传统定时定量的开环加工控制方式改为在线监测实时分析的闭环控制加工方式。充分挖掘了现有激光加工平台的硬件潜力，在不增加激光器功率，机床速度的情况下稳定了加工质量，提高了加工效率，并减少了能量的损耗和浪费。