1．項目背景

    激光數(shù)控加工中心可用于激光焊接、激光切割以及其它激光加工。目前激光數(shù)控加工中心多為國外的產(chǎn)品，價格高，操作復(fù)雜。本項目旨在開發(fā)一套國產(chǎn)的激光數(shù)控加工中心，滿足一般激光加工的需要，性價比高，全中文操作，人機(jī)界面友好。圖一為激光數(shù)控加工中心的外觀。

圖1 激光數(shù)控加工中心的外觀

    2．性能指標(biāo)

    1)兩個直線運動方向x和y行程分別為：500mm，800mm，最大進(jìn)給速度20m/m；

    2)直線運動定位精度0.050mm，重復(fù)精度0.02mm；

    3)旋轉(zhuǎn)軸z精度±5sec，最大轉(zhuǎn)速300rpm，卡盤工作直徑420mm，卡緊力1.2t；

    4)回轉(zhuǎn)臺允許載重150kg；

    5)整個工作臺外形尺寸為：長1500mm，寬1200mm，高 1200mm；

    6)電機(jī)功率如下：x軸2kw，y軸1.5kw，旋轉(zhuǎn)軸z為1.5kw；

    7)手動進(jìn)給功能；

    8)自動功能，可編程，可輸入cad圖形轉(zhuǎn)換的數(shù)控代碼；

    9)聯(lián)機(jī)功能，圖形中任何位置可觸發(fā)或關(guān)閉激光器。

    3．自控部分概要

    激光加工中心的自控部分完成機(jī)械部分的驅(qū)動、系統(tǒng)精確的位置控制、人機(jī)交互以及數(shù)控加工中心手動、自動和聯(lián)機(jī)功能。自控部分由伺服驅(qū)動單元、控制單元、人機(jī)界面以及應(yīng)用軟件組成。圖二為自控部分的示意圖。

圖2 自控部分示意圖

     4．伺服驅(qū)動單元

    1)x軸，2.0 kw，選富士的馬達(dá)和驅(qū)動器，gyg202cc2-t2e，ryc202c3-vvt2，額定速度為2000r/min，編碼器17位nic，防護(hù)等級ip67，帶油封帶鍵，帶制動；

    2)y軸和z軸，1.5 kw，選富士的馬達(dá)和驅(qū)動器，gyg152cc2-t2e，ryc152c3-vvt2，額定速度為2000r/min，編碼器17位nic，防護(hù)等級ip67，帶油封帶鍵，帶制動。

    5．控制單元

    控制單元采用pc-104總線數(shù)控專用卡和pc-104總線輸入/輸出接口卡組成。數(shù)控專用卡通過伺服電機(jī)驅(qū)動器對系統(tǒng)進(jìn)行精確的位置控制，硬件上有大規(guī)模門陣列硬件插補(bǔ)器；而輸入/輸出接口卡處理外部的開關(guān)量信號，可編程輸入16點（光電隔離），可編程輸出16點（光電隔離）。

    6．人機(jī)交互

    該系統(tǒng)有友好的人機(jī)界面，人機(jī)界面特點如下：

    1)采用pc-104總線工控機(jī)；

    2)9.4＂tft彩色液晶顯示器；

    3)全中文菜單、漢字提示，直觀易學(xué)；

    4)輔助配置：rs232接口、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤接口、usb接口。

    圖三為人機(jī)界面示意圖。

圖3 人機(jī)界面示意圖

     7．應(yīng)用軟件

    該系統(tǒng)提供完善的數(shù)控應(yīng)用軟件功能，其特點如下：

    1)聯(lián)動軸數(shù)：圓弧2軸，線性3軸

    2)最小位移單位：0.001 mm

    3)編程范圍：±9999.999 mm

    4)電子齒輪比：1-65535/1-65535

    5)進(jìn)給倍率：0-100%

    6)系統(tǒng)功能：自動，手動，設(shè)置參數(shù)，編輯程序，自診斷，文件管理；

    7)程序功能：7m存儲空間，指令格式與faunc m6系統(tǒng)兼容；

    8)g功能：40種g指令，包括各種固定循環(huán)/復(fù)合循環(huán)；

    9)補(bǔ)償功能：反向間隙、刀具半徑、刀具長度、螺距誤差補(bǔ)償；

    10)動態(tài)圖形顯示，加工圖形的徑向、放大、縮小、旋轉(zhuǎn)；

    11)與流行的cad/cam各種軟件有很好的兼容性；

    12)加工連續(xù)，程序段間不停頓；

    13)任意設(shè)定升降速曲線的時間。