领创普瑞玛LB4025大幅面高精度三维激光切割机

摘要：领创LB4025 大幅面高精度三维激光切割机（图1）控制系统采用P30L的CNC 控制器，由意大利普瑞玛工业集团下属的普瑞玛电子公司研发，集成了世界最先进、最专业的激光三维加工技术和经验，是业内最稳定、可靠的三维激光控制系统，包含切割数据库，可编程、预览、跟踪

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文/宋维建，沈晖·苏州领创普瑞玛智能装备有限公司

领创LB4025 大幅面高精度三维激光切割机（图1）控制系统采用P30L的CNC 控制器，由意大利普瑞玛工业集团下属的普瑞玛电子公司研发，集成了世界最先进、最专业的激光三维加工技术和经验，是业内最稳定、可靠的三维激光控制系统，包含切割数据库，可编程、预览、跟踪、综合诊断及远程监控。此外，激光加工头也是测量头，测量精度高，一般可控制在0.1mm以内，能快速提供测量基准，实现自动程序重复定位，具备点位置测量功能，能自动测量加工头各轴的几何位置以及自动测量激光束的对中位置。应用范围非常广泛，主要应用于汽车、航空航天、机车车辆、工程机械、农机、白色家电等领域，尤其是随着新能源电动汽车的快速发展，汽车车身大量采用的热成形板制作更加突显了三维激光切割机的优势。

图1 LB4025 大幅面高精度三维激光切割机设备优势

设备优势

灵活性

一台设备满足多种应用需求，用复合式解决方案搭配多种配置的机型，可完成三维切割、二维切割以及焊接加工。

可靠性

依靠LB 系列平台，所有产品都经过完整严格的可靠性测试。

大容量

超大空间范围可实现大尺寸零件的加工，有效减少占地面积，如图2 所示。

图2 高效、可靠的大尺寸零件加工能力

高效率

故障率低，维修保养时间短，具有很高的设备综合效率。维护简单，对人员的专业性要求低，减少了资源的投入。

高精度

采用直线电机驱动技术、直联式加工头和磁栅尺闭环控制，无反向间隙或磨损。

技术参数

领创LB4025大幅面高精度三维激光切割机的主要技术参数见表1。

表1 技术参数

主要架构

领创LB4025 大幅面高精度三维激光切割机主要结构如图3所示，由固定部分、移动部分、导光系统、气路柜四个模块组成。

图3 设备主要架构

固定部分

固定部分主要包括底座、校准模块和防尘罩。

⑴底座。底座结构如图4 所示，由高强度钢板焊接而成，经退火去应力保证结构稳定不变形。通过立柱和膨胀螺栓将整个底座焊接件固定在地基上，可以很好地吸收地基振动，具有良好的热稳定性。底座上面是X 轴直线电机定子，X 轴运动部分由直线电机和预调直线导轨驱动。X 轴运动部分两侧安装了4组双层风琴式防尘罩，防止熔渣溅射或灰尘影响。底座下部安装有除尘管道，床身侧面是电缆拖链。传动位置通过固定在床身上的磁栅和安装在滑块上的读头实现闭环精度控制。

图4 底座结构

⑵校准模块。校准模块组位于设备底座右侧，由传感器校验块和两个检验切割头几何精度的柱销组成，如图5 所示。

图5 校准模块

移动部分

移动部分主要由X、Y、Z 轴和切割头组成。

⑴X、Y 轴。移动梁如图6 所示，X 轴通过X轴滑块固定在底座导轨上，设备运输时X 轴可以通过固定件固定在底座上。Y 轴顶端装有接线盒和电缆拖链。直线电机带动Y 轴运动系统在滚珠轴承直线导轨上运动，磁栅尺和连接在滑块上的读数头将位置信息反馈给设备。Y 轴上装有两套外部折叠式防护罩，保护滚珠滑动导轨，另外还有两套内部折叠式防护罩，保护直线电机和磁栅导轨。

图6 移动梁

⑵Z 轴。如图7 所示，Z 轴采用航空铝合金材料，Z 轴滑块安装在Y 轴上，齿轮电机带动Z 轴上的螺旋齿条运动。Z 轴抱闸分为导轨上的气动抱闸和电机制动。在Z 轴的前端，有一个电缆拖链，导光光纤也通过其固定。

图7 Z 轴部件

⑶切割头。切割头结构如图8 所示。

图8 切割头

导光系统

导光系统如图9 所示，导光光纤构成了设备的光路系统，光纤引导激光从激光发生器通过X 轴、Y 轴、Z 轴拖链到达准直镜上方，激光光束从准直镜下方射出之后被切割头上的反射镜反射到聚焦透镜上方。

图9 导光系统

控制系统

领创LB4025 大幅面高精度三维激光切割机配备了最新的P30L 控制系统以及17 英寸触控屏和集成操作人机界面，如图10 所示。P30L 控制系统同时控制设备的X、Y、Z、A、B、C 轴，激光发生器，旋转工作台以及可选的扩展轴。多任务控制系统可以让操作人员在机器运行过程中做预加工和参数设置，以此缩短切割程序切换时间。人机交互软件提供了报警代码释义、使用手册、动态工作队列和文件快速传送等信息系统，这套信息系统使用各种方法让操作人员能够自学，了解报警如何复位，快速找到操作手册、备件清单等文件。在P30L控制系统中储存了一套切割参数数据库，其中不同的材料都有对应的切割参数。为了最快地优化材料，可以对数据库中的参数进行修改和编辑，同时切割参数可以根据实际情况进行定制化设置（如切割速度、气体压力等），即使机器正处在加工过程中也可以直接在触控屏上对参数进行修改。控制系统可以使用快速接近功能实现对工件高速靠近。

图10 操作界面

主要参数

微软Win7 操作系统；17 英寸触控屏和滚轮鼠标；ISOG 代码编程语言；使用光纤通讯的数控驱动器；编辑、预览、跟踪切割程序的功能；不同的用户权限；切割参数（集成数据库）；综合诊断系统；与领创客户服务中心连接，实现远程服务；自动检查及校验工具；与外部设备连接的集成Profibus 通讯板；维护保养管理面板；向上兼容旧版本的普瑞玛激光设备。

示教器

符合人体工程学的便携式手持编程示教器如图11 所示，大操作屏幕；图形化界面；控制手柄，可以按比例控制轴速度；便捷插拔，多台设备可以共用一个示教器。

图11 示教器图

切割头校准

切割头校准如图12 所示，可以在无操作人员干预的情况下自动快速检查切割头几何垂直度，自动计算切割头各轴的零点和偏移量，测量结果能清楚地显示在CNC 页面中，不会因为人为失误产生无效测量。

图12 切割头校准

提供的文件

安装手册，提供了安装设备前的各项指导，设备安装区域的要求；使用、编程及维修手册；附属设备手册（水冷机、激光发生器、除尘器、空气干燥器及过滤装置）；电气图纸；备件手册。所有文件都保存在存储介质（CD 光盘或优盘）上，同时也储存在控制系统的操作电脑上，也可以根据用户要求提供纸质版本。

机床主要配置

激光发生器

领创LB4025 大幅面高精度三维激光切割机可以配备2000～4000W 镱元素光纤激光发生器，能产生3000W、1070nm 波长的光，以极低的成本切割各种不同的材料。光纤激光发生器通过整套可弯曲光缆传播能量，采用单一固态光源和光纤到光纤的设计，不需要调节反射镜或者其他光学设备，融合了简单、易于集成、易操作、低维护、低服务成本的特点。与传统的激光发生器技术不同，光纤激光发生器不需要保养，只需要适当维护它的传播光路及冷却介质就能持续工作，不需要用户或供应商的校准或干预。

该激光光源的主要优点：更高的效率，更低的能耗（30%能耗）；不需要激光谐振腔气体，如氦气、二氧化碳和氮气；二极管发射器寿命高，维护成本低；光束质量好，薄板材料切割速度快；可以切割更多种的材料，如铜和黄铜；开关电源可将激光开/关时间控制在250ms 之内。

焦点位置自动控制系统

焦点位置自动控制系统如图13 所示，使用自适应反射镜作为A 轴反射镜，可以调节焦点和实际工件表面的距离。在CNC 控制的气压变化下，镜子的表面可以弯曲成凸面体或凹面体，以此上下改变焦点位置。

图13 焦点位置自动控制系统

进出移动工作台

进出移动工作台如图14 所示，每个工作台在安装于地面的轨道上运动；位置重复定位精度由工作区域内的机械参考点来保证，工作区域重复定位精度为0.1mm；每个工作台上可以连接电源和气源，可以独立移动，当需要使用大尺寸夹具时，两个工作台可以同时移动。

图14 进出移动工作台

编程软件

使用Tebis 编程软件，激光切割模块如图15 所示，主要包含线框设计、曲面设计、激光切割编程、支架设计、辅助功能。

图15 软件模块

⑴基础功能。导入数据；切割曲线处理包括提取、桥接、过滤、着色等；切割曲面处理包括连接、分离、裁剪等；曲面分析修补包括分析曲面质量、坡面修补。

⑵激光切割功能。激光切割：五轴联动激光切割离线编程；支架设计：快速设计零件定位支架；二次排版：支架编辑后重新排版切割；坐标找正：建立机床机械坐标原点；机床参数：修改部分机床参数；程序反导：将修改程序导入Tebis。

⑶支架设计功能。支架设计快捷、高效，设计样式如图16 所示，可实现自动避让切割线、工艺孔辅助定位、避空区域设定，如图17 所示；可生成正交支撑板、倾斜支撑板、自动裁剪减重孔，如图18所示。

图16 设计式样

图17 支架结构

图18 特殊零件支撑架

⑷切割编程。切割编程快速高效，可实现碰撞干涉设定、快速修正路径、切割路径仿真模拟、NC 输出，切割路径自动优化空程蛙跳处理如图19 所示；能快速修改切割路径，无需修改原始数据，在编程中可修改类型、尺寸、位置、角度等，如图20 所示；角度调整便捷，支持鼠标直接拖拽激光头A/C 角，动态显示A/C 角，动态显示前倾角侧倾角F/L，支持A/C 角度6 种均匀插值模式，任意路径抬刀避让，如图21 所示；支持管材切割，机床加装旋转卡盘并联机，只需配置新的机床参数，无需购买其他模块，支持椭圆管、其他异形管及其他旋转体切割，如图22 所示；支持网格面编程，有时只有Mesh 网格，仅做试样无需高精度、无需耗费时间逆向曲面，直接用网格曲面编程切割，也支持真曲面与网格面混合，如图23 所示。