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激光切割中尺寸精度的补偿计划

来源:www.fslxlaser.com    作者:隆信激光官网    发布日期:2021-07-06

这个问题一直是激光管加工的决定性因素,因为加工管材的厂家在较窄的定价利润率范围内竞争,以满足提高质量和增强功能的产品需求。原因如下。



随着市场趋势的变化和制造成本的不断上升,制造者努力优化产量,同时减少浪费(损失)。随着最终用户需求的发展,提高零件质量同时保持生产率变得越来越重要。除材料、人工和其他生产成本外,激光管加工作业还必须考虑其他因素,如管型形状、管尺寸、孔几何的复杂程度和位置、零件质量要求、生产量、二次工艺和工厂工作流程。全生产规模的激光切割机试图在其标准工作周期内解决和管理这些问题:经过编程和排样阶段,这些机器最受接受的工作周期包括棒材装载管理(捆绑或单杆)、长度测量、定心和夹紧、补偿、优化切割、成品和废料管理。至少,这些都是必需的功能。


尺寸精度补偿已成为激光管加工中最重要的因素之一,随着设计零件公差越来越大,制造商在供应链系统的各个层次上继续竞争以提高产品质量。让我们讨论补偿周期的重要性和它如何影响制造过程。


挑战

一般来说,有些金属管材是比较难切割的,不像不锈钢管材的是,有些管材的熔点很高,激光切割的激光功率要求是比较高的。然而,符合任何这些商业标准的管子不一定满足激光切割过程的尺寸精度。管状钢的特点是厚度和形状不规则,通常由弓形和扭转的数量来定义。这是由于在制造钢管/钢管的过程中产生的残余应力,这些钢材是轧制的、卷曲的、未卷曲的、成形的、焊接的和淬火的。通用的商业规格允许一定数量的弓和扭曲。即使是以更紧密的尺寸公差碾磨的管,一些预期的不规则存在,在整个管的长度变化。


此外,在激光机内运输、提升和自动移动时,工件的额外运动会导致材料的额外下垂。根据管的直径和壁厚,以及在包括用弯刀旋转、平稳休息、中间支撑、滚子、定心柱和卡盘在内的运动过程中整个机器的支承情况,可以增加材料下垂或弯曲,从而扩大现有的管的尺寸公差范围。这就是为什么考虑在切割过程中机器处理补偿的精度和速度,以及它如何允许操作者/编程人员定义所需的孔位置精度是激光管切割中一个非常重要的因素。


补偿

大多数激光切割机采用集成高度传感器或触摸探头(电容传感器或Renishaw探头)的切割头来补偿材料中的弯曲和扭曲。在补偿周期(切割前),头部在几个点探测管表面,并进行一系列测量。这个过程可能需要几秒钟,这取决于检测到的扭转量,增加了生产周期的重要时间。


传统补偿方法的局限性

由标准探针传感器设定的主要限制是它们对部分周期时间的增加时间。如果扭转量沿管子的长度变化,单次测量周期可能是不够的。这大大增加了机器检验尺寸所需的时间,因为头部必须探测整个杆件上的各种面和角,才能确定管的几何形状。这可能会降低生产率,并大大限制机器的产量,特别是在具有多重和复杂几何图形的部件上。另一个问题是,在切割非圆形状时,由于形状的不一致和角半径的差异,触摸探针无法成功地进行补偿。例如,在方形或矩形管中,在铣削过程中形成的最后一个角与其他角不同。由于接触式探头只需在材料的外表面用距离传感器进行测量,就很难分析管内的轮廓变化。这也变得更加重要,当处理开放和特殊的形状型材。


一些制造商已经采用了一种方法,旋转的午餐与卡盘,以便在切割过程中矫正管。然而,由于以下两个主要原因,这样做并不有效:


材料在释放时往往会回复到原来的形式。

这可能会导致机械零件的预成熟磨损。


光学测量装置

对弓和扭转补偿挑战,最公认的解决方案是专利相机辅助光学测量装置,称为主动扫描,它提供了一些显著的优势,比传统的探针传感器,包括:


速度。该系统扫描和分析管的轮廓在不到一秒每扫描。与探测传感器相比,这一速度要快得多。该系统将管的扫描轮廓与理论形状进行比较,并提供了机器控制上实际形状和理论形状之间比较的可视化表示,以及检测到的截面误差和已执行的详细补偿偏移.

可编程性:活动扫描为程序员/操作员提供了一种方法,用于定义和控制重要的维护精度。例如,在某些情况下,精确性应该根据孔对孔的关系来定义,而在另一些情况下,它可以基于孔到表面的关系,例如在一个面上对一个孔进行居中,而不考虑其他的几何形状或不规则之处。尽管可以放置几何图形的管子表面或边缘,但系统维护和分析扫描数据,以根据操作员/程序员定义的准确性进行补偿。除了几何关系外,该系统还允许用户根据需要更高精度的特征定制扫描频率。


管廓线分析由于该系统扫描管的轮廓并将其与理论形状进行比较,因此可以分析角半径或角度的差异,并根据期望的精度定位激光切割特征,尽管角半径存在差异。一个很好的部分示例将是如下所示的剪切弯曲序列:图1。图2还显示了概要分析。

补偿报告主动扫描提供一份详细的报告,说明每种产品的材料补偿和补偿,以及可打印和用于制作者数据分析的图形数据。所执行的补偿和补偿数额反映了生产率的累积下降。


总之,在激光切割过程中必须考虑精度测量和补偿方法,以及了解补偿方法如何影响整体效率(包括零件质量)和生产率。对于精度的补偿现在是激光管加工中的一个决定性因素,因为商店在更窄的定价利润率范围内竞争,以满足产品对改进质量和增强功能的需求。很明显,供应链系统--最终由不断变化的最终用户需求所推动--决定了制造商需要拥有先进的制造能力,使他们能够有效地适应和满足这些变化。


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