PLUS 6020一次定位技术方案.doc

武汉奔腾楚天激光设备有限公司Wuhan Penta-Chutian Laser Equipment Co.,Ltd 地址：武汉市东湖高新技术开发区高新 Add: No.1Workshop, Guannan Industry Park, High-tech 2nd二路特1号关南工业园内1号厂房 Road,East lake tech zone,Wuhan City,Hubei province,P,R China电话传真TelFax-mail: Http:/ PLUS 6020（3000W）高速激光切割机技术方案武汉奔腾楚天激光设备有限公司北京办事处 地址：北京市亦庄开发区隆庆街甲10号豪力大厦一层联系人:代胜祥Mobile-mail:Http:/PLUS高速激光切割机特点 双重伺服电机驱动 具有更高的稳定性，更高的速度以及更快的加速度 全数字化CNC伺服电机通讯 采用全新由意大利PENTA研发的Alfa Control 操作软件 全新外围设计，可从三个不同方向进入设备工作区域 交换工作台配有全新液压升降系统 全新6020型号设备配有外光路补偿功能，交换工作台，并且6米Y轴只需一次定位一、公司简介武汉奔腾楚天激光设备有限公司是由意大利著名的跨国激光公司EL.EN集团和中国著名的激光公司武汉楚天激光集团共同投资组建而成并由意方控股的合资公司，是目前国内技术最先进，性能最稳定的专业大功率激光切割机制造商。奔腾楚天在中国市场的位置： 中国高功率激光切割机出口最大的企业； 连续三年同行业增幅最大的企业； 为中国运载火箭提供首台（首套）激光切割设备的企业； 为中国高铁机车制造专业配套的激光企业。公司引进全套意大利先进成熟的高功率激光切割技术，在中国专业组装生产激光切割设备，多名意大利工程师在武汉全面监管设备生产及过程控制、工艺实施、最终检测和测试、售后服务等，完全按欧洲标准执行，产品性能稳定可靠，产品服务规范快速。武汉奔腾楚天激光设备有限公司现为国家重点高新技术企业，是中国激光加工委员会副主任单位，激光设备国家标准的起草单位之一，国家光学专家顾问单位。产品已通过ISO质量管理体系认证。公司的质量方针为“一丝不苟，持之以恒，质量至上，创新为魂，优质服务，规范守信。”公司厂房外景图（Outside of the factory building）（公司生产现场）近年来，公司持续快速发展，已在武汉、北京、上海、苏州、深圳、佛山、杭州、昆山、青岛等地建立客户服务点，以便为客户提供周到快捷的服务。卓越的性价比，稳定的产品性能，规范快捷的售后服务使我司产品广泛应用于航空航天、兵工及军用、家用电器制造、灯饰照明、电气开关制造、粮食机械、纺织机械、工程机械、机车制造、农林机械、电梯制造、特种汽车、工具加工、IT制造、石油机械制造、食品机械、装饰广告、激光对外加工服务等各种机械制造加工行业。产品还远销欧洲，美国，东南亚等国家。1.1武汉楚天激光介绍：楚天激光集团成立于1985年，是中国规模最大、产品种类最齐全、市场网络最健全的激光产品制造商，“武汉中国光谷”的核心企业，中国激光产业的领跑者。集团下辖工业激光、医疗激光、激光加工三大产业集团，在北京、苏州、武汉等地建有大型生产基地，致力于向全球提供工业/医疗激光全面解决方案。楚天工业激光产业集团，产品有激光焊接机、激光切割机、激光打孔机、激光打标机、激光雕刻机等。公司多次承担国家火炬计划项目、国家重点技术改造项目、国家高技术产业化项目等重大国家级科研项目的研究和开发，在激光技术领域创造了二十多项中国第一，为我国航空、航天、机械、电子、汽车、钢铁、冶金、医疗卫生等行业的发展攻克了多项难题。公司在国内数十个重点城市设有销售和售后服务机构，为客户提供最快捷的激光应用解决方案，多项主导产品国内市场占有率达到50%以上，产品批量进入东南亚市场。1.2 EL.EN.公司EL.EN.公司成立于1981年。其所有产品都是在激光设计和研究方面累积多年经验所获得的成果。艾伦公司是全球激光产业的佼佼者之一，在全球40个国家安装了超过12,000台激光设备，其中有2000多台设备是配置的高功率激光器。1981年成立；艾伦公司， El.En.是Electronic Engineering的首字母的缩写；1983年开发第一台CO2激光器，并应用于医疗行业，激光器采用开关电源；1992 年， 成立Cutlite Penta S.r.l公司，主要负责生产工业切割系统，这些系统都装配了EL.EN.公司研发和生产的中高功率的激光器 1993年， 收购 Laser Valfivre Sorgenti e Sistemis公司资产，拥有Valfivre品牌和欧洲领先的激光器。1996年开发Compact型2200WCO2激光器应用于工业领域；2000年在米兰上市。2002年推出C3000, C4000, C5000,C6000激光器；2003年收购美国 Lasercut公司。2007年1月, El.En集团和中国最大的激光产业集团-楚天激光集团强强联手，为中国用户提供具有世界一流品质的激光切割系统，并提供完善的售前、售中、售后的技术支持！二、PLUS激光切割机简介：PLUS数控激光切割机是武汉奔腾楚天激光设备有限公司在全套引进意大利技术的基础上，在国内组装的具有国际水平的数控激光切割机。PLUS数控激光切割机外观PLUS数控激光切割机具有双驱驱动，高精度，高响应，运动平稳，切割热变形小，切割精度高，切缝窄，切割面光滑，速度快，切割质量好，噪声小，无污染，无需二次加工，不损伤工件，不受被切材料的硬度影响，不受工件形状的影响，节省材料，节约模具投资，能提高新产品开发速度，易于实现自动切割等诸多特点。三、PLUS数控激光切割机产品优势：2.1 双核技术，高端配置；PLUS数控激光切割机是目前世界上最先进的数控激光切割机之一；是国际为数不多，国内唯一拥有双核技术的数控激光切割机。（双核技术：同时拥有激光发生器核心技术和激光切割机床核心技术）PLUS数控激光切割机最核心的激光器和数控系统均由同一跨国公司意大利El.En集团旗下的专业公司为客户量身度造。是目前世界上匹配性最好的激光切割机之一。其激光器是目前世界上应用广泛，光电转换效率高的轴快流CO2激光器；其Z32数控系统是一款世界普遍应用的激光切割机床专用数控系统。PLUS数控激光切割机主要配置90%以上采用进口知名品牌（详见设备配置明细表），激光器、切割头、数控驱动系统、自动套料编程软件等核心部件全部为原装进口。该切割机以高于国内其他合资企业10%-20%的配置成本，以充分保证高于国内其他切割机的整体性能、切割精度、切割效率、切割成品率和钣金利用率。2.2 欧洲品质、国内市场价格，最高性价比；PLUS数控激光切割机是由武汉奔腾楚天激光设备有限公司从意大利El. En集团全套引进，并有多名意大利工程师常驻武汉，主持设计，制造、生产检验及服务。其设计、制造及检验全部执行欧洲标准，产品通过了ISO9000质量体系认证，性能极其稳定可靠。奔腾楚天公司为了塑造品牌，实行最大限度地让利给客户的政策，使客户能以接近国产产品价格购买到欧洲品质和性能的数控激光切割机，体现了极高的性价比。四、PLUS数控激光切割机 经典配置4.1优质的激光器：意大利产 Compact系列轴快流CO2激光器4.1.1 采用先进的电磁式无油涡轮机技术，长寿命，低维护涡轮风机是轴快流CO2激光器的核心部件，其主要功能是实时向激光谐振腔提供混合气体，处于高速运转状态（约5万转/分）。常规使用的机械式涡轮机，需要定期加油，且轴承磨损快，需要定期更换。这种涡轮机维护成本高，且影响生产效率。Compact系列轴快流CO2激光器采用德国产电磁式无油涡轮机技术，即磁悬浮技术，风机运转方式是空间磁场运动，而非机械摩擦运动，因此无需定期加油，更无轴承可换。性能稳定，可以达到4万小时免维护（3000W）。不仅延长了激光器使用寿命，而且大大降低了激光器维护成本。4.1.2 采用模块化开关电源技术，既省电，又实现了维修不停机。El.En公司专利设计的直流模块化激光电源，其完整独特的设计提高了设备性能，降低了电耗。由于各电源可以独立工作，其中某一个电源模块的故障不会影响其它模块的工作，因而实现了激光器维护不停机，提高了使用单位生产效率。4.2自动聚焦激光切割头，具有自动聚焦，快速穿孔和穿孔检测三大功能4.2.1 自动聚焦功能：4.2.1 自动聚焦功能是指在生产过程中，当需要更换加工板材型号和厚度时，操作者只需将材料型号和厚度参数输入电脑，切割头和CNC就会按照自动参数响应系统完成对所有切割参数的修改，其中自动设置聚焦参数后，操作员不再需要通过手动调整切割头进行重新设置和调整。这样大大节省了操作时间，提高了生产效率。该切割头还配备有电容式非接触传感装置，具有防碰撞保护功能等，切割头及聚焦镜片最高能承受27.5bar的气体压力。4.2.2 常规的穿孔方式有脉冲穿孔和爆孔两种。脉冲穿孔孔径小但费时较长，爆孔方式穿孔快，但孔径大，飞溅大，易伤镜片。快速穿孔又称智能穿孔。其原理是在穿孔过程中通过不断下沉焦点位置，使材料得到持续的焦点最高能量，其效果是穿孔快，且孔径小。比如：10mm碳钢穿孔，脉冲穿孔需要10-12秒，智能穿孔只需2-3秒。4.2.3在激光切割厚板时，为了确保成功穿孔后再行引线功能，在程序设计时，常常需要在实际穿孔时间基础上延时1-2秒。如切割10mm碳钢，实际穿孔时间为10秒，程序设定时间必须为11-12秒。这样的延时既浪费时间，又浪费能源。在意大利进口切割头上安装了穿孔检测装置，一旦穿孔完成，切割头自动感应并开始引线，无需等待时间，省时省电省气。4.2.4 聚焦镜片更换快捷PLUS数控激光切割机为用户配备了5.0 及7.5英寸两种聚焦镜片，用户可根据切割板材的厚度分别使用不同的聚焦镜片。4.2.5 稳定的Z轴浮动功能由于该切割头配有非接触传感装置，在系统的控制下，能够实现稳定的Z轴浮动功能，直接消除了板材不平对切割质量的影响，使PLUS数控激光切割机具有很高的切割成品率；而且，设备具备智能穿孔功能后无须使用爆孔方式，因此不必在切割前对板材进行油灭弧等处理，从而节省了时间，减少了辅助工具的成本和耗材。4.3 外光路补偿系统PLUS数控激光切割机外光路系统由意大利工程师设计，主要光学部件由美国II-VI公司制造，其光路系统具有高效传输，传输稳定，校光、维护保养便利等特点，整个光路系统通过洁净的正压空气保护，以确保光学镜片及喷嘴不受污染。为了保证激光在机床全幅面切割效果的一致性，PLUS数控激光切割机设置了双重外光路补偿系统（3000W）。第一次补偿是在激光输出镜后增加了一个光学扩束系统，有效压缩了原光束的发散角，使原光束直径在一定距离内相等。第二次补偿是可调焦的Z轴反射镜片。即通过CNC改变气压从而改变反射镜的曲率半径，达到调焦的目的。44 机床主机本机床由底座、工作台、横梁、滑座、滑枕、交换工作台、冷却系统、气动系统、排渣系统、除尘系统、支持板等部件组成。4.4.1. 底座 运用结构动态设计原理和有限元法的变量化分析技术设计的机床底座拥有优良的动静态特性。底座是采用优质钢板和管材焊接而成的框架结构，经过专业大型OEM合作伙伴的焊接、二次时效处理、大型龙门铣床精密加工，这些设计和加工手段确保机床具有优良的抗震性、高刚性和稳定性。4.4.2.切割工作台交换工作台，实现切割和上下料互不影响。工作台可承载达2000kg的重量。加工零件时，尾部的夹紧气缸使工作台处于夹紧状态。4.4.3.横梁采用结构件焊接而成，自重轻、惯性小、刚性强、吸震性好。经过粗加工，严格时效处理后精密机械加工而成。由于运动部分重量小，因此具备运动惯量小，运行速度高和加工精度高等特点。传动形式为齿轮齿条传动。横梁安装在床身的支承导轨上，上装有导向导轨，并通过双边伺服电机，实现快速移动及进给运动。4.4.4.滑座滑座为铸铝件，传动形式为齿轮齿条传动，滑座在直线导轨上由伺服电机驱动，实现快速移动及进给运动。PLUS数控激光切割机齿轮齿条由德国ATLANTA专业制造，精度高达DIN 6h级；直线导轨由日本THK制造，精度DIN P级，以确保PLUS激光切割机能够在高速切割的状态下保持极其优良的精度。4.4.5.滑枕滑枕为铝件，传动形式为滚珠丝杆副，其上装有切割头等部件，通过直线导轨与滑座连接，由伺服电机通过滚珠丝杆带动滑枕上下运动。切割头上装有电容传感器，能感应被加工工件与切割头之间的距离，实现切割头实时上下随动，自动调节激光光束焦点的位置。4.4.6.气动系统气源柜及气路系统中安装各种控制阀和比例调节阀，通过电气控制每路气体的压力及流量。气路中主要提供激光器工作气体（He、N2、CO2）和辅助气体（O2、N2、压缩空气等）。激光器用气的作用是产生激光，辅助气体供切割不同的材料使用，如O2供切割黑色金属及其它使用，N2主要供切割不锈钢使用，其切边为无氧化边（详见气体控制部分）。压缩空气主要用于气动元件的动力和镜片保护。4.4.7.排渣系统 床身下部装有小车，能收集生产过程中的废料及收集小的零件。4.4.8.除尘系统 PLUS数控激光切割机工作台采用 18 段分区吸尘设计，用于清除生产过程中粉尘、废气等物质，并经过滤排放处理，使工作环境达到舒适的效果。4.4.9 支撑板PLUS数控激光切割机工件支撑板由普通钢板切割而成，设备本身可以制作新的支撑板。根据具体应用的不同，支撑板的材质可以变换，为了增加切割精度，也可以额外定制特殊的板材固定夹具。快速简便的安装、无需特别布置4.4.10 液压系统 油缸、同步马达通过液压站控制液压管路的压力及流量。通过控制液压回路来控制工作台的升降。主要特点为：1 能实现工作台在一定范围内的调速 2 液压系统运动惯量小、动态性能好3 能实现无间隙传动，运动平稳 4 便于实现自动工作循环和自动过载保护 5 采用液压油作为传动介质，自我润滑作用，有较长使用寿命45 数控系统45.1 控制系统 ALFA PLUS数控激光切割机CNC控制系统配置的操作软件是在Windows XP Professional环境的基础上开发的。因此它能实现记忆的缓存。 显示器 TFT 17 软盘驱动及 USB 2.0 接口 (轻易载入 ISO 文件) TCP/IP 以太网及可选的 WiFi 网络连接 高效、易于操作的 Alfa Control 程序 Z轴自动调节程序 友好的操作界面并有错误分析报告的文本显示 切割气体气压可由程序设定 穿孔控制系统 激光器的直接脉冲功率调制 为了保证设备的机动性能及稳定性，伺服电机的控制由基于 PC 的实时控制实现。通过通讯让操作者以 Windows 系统的界面进行操作。设备可以通过以太网的连接与另一台电脑进行通讯（但必须由于奔腾楚天的人进行操作及设定）。 切割工艺数据库帮助操作者选择合适的切割参数进行试切。控制柜单元 CNC 控制系统CNC 控制单元是一个独立的基于 PC的数控系统 (装置在设备的电器控制柜中)。 最多能控制 31 个轴 (6 个主轴) 多达 1024 I/O 光纤连接 Z-Link and Z-Ser TCP/IP以太网连接 读取速度高达 11.000 行/秒 预读超过 190 行 动态及几何的拐角控制 龙门轴 机床及切割头自动对中 最新的带动态及几何冲击保护的实时控制系统ALFA CNC 控制系统的一个标准功能就是通过以太网连接(远距离通讯) 实现机床控制系统、操作者系统、子程序运行中心与远程服务中心之间的通讯。驱动所有硬件皆为国际标准产品，数字交流伺服电机及线性编码器。45.2 操作系统 ALFAALFA是意大利原装进口的欧洲普遍采用的数控软件，基于Windows XP Professional开发，与CNC控制系统可实现全面对接，因此，机床和激光器的实时控制和软件的升级更加方便，快捷。ALFA具有如下主要特性： 界面友好，易于学习，操作便捷，其使用的数控NC程序易于编辑，可读性强。 切割工艺参数数据库，切割参数可以在切割过程中进行实时调整，以达到最佳切割质量。 优化多种打孔方式，如连续打孔，脉冲打孔，爆破穿孔等。 优化多种快移方式，具备“蛙跳”功能及空移时辅助气体自动关闭功能。 自动寻边功能更快捷。 切割头自动标定功能，Z轴响应速度大幅提升。 45.3 进口 Lantek 套料软件PLUS数控激光切割机采用西班牙Lantek专业激光切割自动编程套料软件，具有自动编程、套料、排样、文字处理、工艺设置等强大功能，最大限度地提高了钣材的管理及利用率。Lantek套料软件具有如下功能和特点： 导入、穿孔、微连接、切割顺序、优化切割路径和优化速度等。 提高板材利用率：可实现部件间隙排样、部件内嵌入式排样、部件对称翻转排样、部件旋转排样和避免外形重叠和碰撞： 避免局部过热（避免部件扭曲变形）：通过区域和分区的切割路径处理而避免局部过热。 尖角处理：内外角处理，可自动识别和设定。 强大的文字处理功能：可将实体字处理成空心字。 共边线段切割优化切割效率，提高钣金利用率。 工艺设置：系统根据用户设定不同的材质、厚度自动应用不同的切割工艺，包括：补偿方式（补偿半径）、穿孔方式（穿孔时间）、切割功率、引刀方式、微连接、桥接等参数。 预穿孔：根据设定的条件完成预穿孔功能。 处理钣金模块和数量管理。 钣金余料的处理和利用。Lantek 套料软件套料图45.4 交流伺服电机及驱动器、减速器PLUS数控激光切割机采用日本YASKAWA生产的交流伺服电机，减速器由德国NEUGART制造，以确保机床稳定运行及运行精度。45.5 辅助气体的自动调节装置PLUS数控激光切割机设有三路不同的气体，分别是空气、 氮气(300psi) 及 氧气，每种气路都可单独控制其流量及压强。设备软件终端配置自动选择辅助气体的功能。辅助气体的种类及气压大小可以通过数控程序自动设置和选择，无需通过手工操作。压缩空气和氧气的气压可以在150 mBar 到 6 Bar 之间进行调节，氮气可以在150 mBar 到 20 Bar 之间进行调节。此外，切割头出口处的实际气压也可以轻松读取，并即时显示在面板上。 45.6 红光指示PLUS数控激光切割机配有红光准直仪 (半导体激光) ，可以帮助操作者校准激光切割头在板材上的任意位置。46 辅助装置46.1 冷水机组 采用专业冷水机组制作商，通过制冷剂控制回路，高精度温度控制器控制并显示水温，全自动运行，高效低噪音，其主机采用美国/法国进口涡旋压缩机，制冷性能稳定，低音器高效运行；控制电器采用西门子公司生产的产品，水换热器为瑞典阿法拉伐公司生产的不锈钢板式换热器，具有结构紧凑，换热效率高，耐腐蚀等优势，对水系统无任何影响，该产品外部钣金件全部采用静电喷涂，内部水箱和管道采用不锈钢板制作，可有效防止外观生锈，使用净水或去离子水从而提高激光器等设备使用效率和寿命。主要特色： 双温自动控制，可实现内、外光路不同温度设置冷却。 安装简捷，3个步骤轻松实现； 所有型号均有数字温度显示。46.2 空气过滤器压缩空气是工业生产过程中非常重要的一种能量介质。大气中的空气含有污染物，灰尘颗粒及水分子等。在机床外光路中，对镜片的保护显得尤为重要，它需要提供正压洁净的空气以避免油烟，水分和灰尘对镜片的污染和损伤。通过选用日本进口CKD空气过滤组件，可以避免产生镜片污染，最大限度的保证镜片的使用寿命。机床净化系统主要具有8级过滤环节：前3级过滤分别采用阿特拉斯过滤器，冷干机（除湿）和高精度空气过滤器，包括一次过滤、冷干机除湿及二次过滤三个环节。后5级采用CKD过滤组件，完全满足超高的过滤精度和过滤效率要求。其中CKD空气过滤组件包括空气过滤器、超微空气过滤器、精密除油过滤器和超级干燥组件。经过初步过滤和深层净化可将级别为0.03ppm（百万分之一）以上的固体或液体颗粒轻松过滤掉，过滤精度高达0.01um，并且能将油份控制在0.03mg/m3。五、主要技术参数5.1技术参数行程(mm)X 轴6000Y 轴 2000Z 轴 190最大定位速度（m/min)120最大加速度G1.4机械定位精度mm/m0.03机械重复定位精度mm0.01承载(kg)均载1500设备总重(kg)190005.2 加工能力（配置意大利El.En C3000 激光器）材料厚度 (最大)碳钢20mm不锈钢10mm (标准 7.5” 聚焦镜)铝合金6 mm 六、设备配置说明序号名称 数量原产地和制造商名称一激光器13000W激光器1台意大利El. En集团二外光路及切割头i激光切割头1只意大利原装进口ii外光路镜片1套美国II-VI三机床主机(Main Frame)i机床机械平台及配件1台武汉奔腾楚天激光设备有限公司iiX、Y、轴齿轮齿条各1套德国ATLANTA/瑞士GUDEL（精度：DIN 6h级）iii直线导轨各1套日本THK iv机床附件1套武汉奔腾楚天激光设备有限公司四数控及软件系统iALFA数控系统（含控制软件）1套意大利El.En集团ii交流伺服电机及驱动器5套日本YASKAWAiiiCAD/CAM自动编程软件1套西班牙LANTEKiv激光切割工艺数据库1套意大利El.En集团五标准附件i交换工作台1套武汉奔腾楚天激光设备有限公司ii冷水机组1套国内配套iii排烟系统1套国内配套V排渣装置1套武汉奔腾楚天激光设备有限公司六用户自备装置I空气压缩机及冷干机1套无锡阿特拉斯 II稳压电源1套国内配套III气体减压阀4 个国内配套注：1. 如客户自购如上装置，必须采购指定品牌及型号；如任意改变品牌，对整机性能造成的影响由客户负责。2. 我司提供的标准附件保质期为1年。3. 空压机的管路由客户自行安装。七、设备工作及环境要求序号内 容1供电容量: 150KVA2供电要求:(建议使用稳压电源) 额定输出电压: 380V/50Hz输入三相电压的稳定度 10%输出电压的调整率: 2%3压缩空气供气装置：额定压力： 10 bar空气流量 1 升/分钟4激光器工作气体及切割用辅助气体：需要标准化激光器工作气体：激光混合气体比例组分纯度要求二氧化碳（CO2） 499.995 %氮气（N2） 2699.999 %氦气（He） 7099.998 %激光混合气体比例混气混合精度二氧化碳（CO2） 410%（3.6%4.4%）氮气（N2） 265% （24.7%27.3%）氦气（He） 705% （76.5%79.5%）注：建议采用 Praxair气体 辅助气体：切割辅助气体纯度要求氧气（O2）99.995 %氮气（N2）99.999 % 5切割板材：板材轧制均匀、平整；表面洁净等八. 主要易耗件寿命和价格名称在何部位使用制造厂寿命（小时）聚焦镜（7.5）切割头美国II-VI3000-5000聚焦镜（5）切割头美国II-VI3000-5000喷嘴切割头中国300-500九、专用工具清单序号名称数量1镜头纸1本2丙酮1瓶3棉棒1盒4空气球1个5手电筒1只6帆布胶纸1卷7玻璃镜1块8医用手套1打9扳手1套10光路测试工具1套十、随机附带文件清单1、机床合格证 一份2、机床装箱清