2013年大功率激光切割机IPG培训教程修正版(新)

工艺培训部2013年06月,大功率激光切割机,光纤系列培训教程,第一讲,安全说明及预防措施,目录,第二讲,环境知识,第三讲,产品结构及工作原理,第四讲,激光切割的基本知识,第五讲,切割软件,第六讲,设备操作说明,第七讲,程序及说明,第八讲,常用操作,第九讲,工艺参数和机床设置,第十讲,切割工艺,第十一讲,操作指南,第一讲,安全说明及预防措施,安全说明及预防措施,1.1综述在操作机床和进行日常维护保养之前，操作人员必须接受正规的培训，同时仔细阅读机床说明书，以对机床安全措施和要求有所了解，并遵守相关的安全预防措施。1.2机器涉及的安全标准激光加工设备和操作均应遵照GB7247-87激光产品辐射安全、设备分类、要求和用户指南及GB10320-88激光设备和设施的电气安全两个国家标准执行。1.3安全管理的警告1.指定安全管理员，确定其职责范围，并对激光加工机床操作者进行安全操作培训及安全防护教育。2.指定激光安全管理区域，在管理区域的出入口设立警告牌，内容包括：激光加工机床的功率、激光种类、禁止非操作人员进入，注意保护眼睛，标明安全管理者姓名等。3.激光加工机床的操作者或在激光加工机床使用期间接近激光的人员，应戴上相应的激光防护镜并穿上防护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证操作者顺利操作。4.激光加工机床不用时，应关闭总电源开关，以免闲杂人员误操作引起危害。5.三维激光加工为了对操作者进行保护，必须具备加工室或保护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工室开门时，激光光闸应关闭。6.应把加工过程中产生的烟尘气体及激光工作气体排放到室外，所有气瓶均摆放整齐、稳固，通风，远离火源。,安全说明及预防措施,1.4激光安全通告激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都会引起灼伤。尤其光纤激光直接观看会严重危害到眼睛视网膜！所有操作人员必须严格佩戴1064nm激光防护眼镜！禁止不佩戴眼镜进行操作以及观看激光！应避免将身体任何部位置于激光通路中，以免误操作造成伤害。1.4.1眼和皮肤的保护1.激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都会引起灼伤。应避免将身体任何部位置于激光设备的光路中，以免误操作造成伤害。2.在本篇教材中主要涉及到光纤系列，但在安全知识讲解将会涉及到CO2的知识内容供大家鉴赏，在激光加工中，通常使用CO2、IPG激光器，不同类型的激光，对人体造成的伤害是不同的。IPG激光器产生的激光有可能损伤眼睛的视网膜，由于IPG激光的波长对眼睛的透射率极高，危害性也更大。CO2激光器产生的激光的危害主要是对眼睛角膜的灼伤。两种激光照射均有可能引起眼睛的白内障和对皮肤产生灼伤的危险。因此，在调整激光时，要根据激光的种类不同，采用相应的防护措施。3.加工用的激光器，CO2激光器一般高压油箱供电电压为几千伏至几万伏，应防止激光器高压电及高压电下电子管产生的X射线伤害的危险。1.4.2防火保护采用激光加工时，经常会用到氧气，加上加工时火花的飞溅，氧气容易导致火灾的危险。因此工作区域内不应有易燃易爆物品的存在，同时必须具备相应的防范设施。1.5电气安全1.不要用湿手接触任何开关以免触电。机床的伺服电机位置的防护罩、立柱背后接线盒、机床变压器柜、电气柜门等处贴有闪电标牌，表示这些部位有高电压的电器或电气元件，操作者在接近这些部位或打开维护保养时应格外小心，以免触电。,安全说明及预防措施,2.全面阅读机床说明书及电气原理图，以便熟悉各项功能和对应键的操作方法。3.不要轻易打开电气柜门，不准改变已设定的机床固定参数、电位器和计时器。如果必须改变，应由经过培训且经制造厂家认可的专业人员来操作，并记录下变动前的参数值，以便在必要时，能恢复原始状态。4.在通电状态下不要触摸电气柜内数控装置、伺服装置、变压器、风扇及其它带电的元器件。【警告】：断电后，要停一段时间（5分钟以上）再触及端子。因断电后在一段时间内动力线端子间留有高电压。为避免触电请不要立即触碰1.6材料安全通告对激光加工机床，所用聚焦透镜等光学仪器，都是用化学气相沉积法制造，多用ZnSe材料制作，当它在燃烧点以上时，就有有毒的Se蒸气发生，它为剧毒物质。为了提高透射率，在透镜上涂有放射性物质钍的化合物膜，因此透镜破损时要十分注意妥善处理，而不能按照工业上常规废物处理，以免对环境造成危害。1.7机器的防护措施要特别注意IPG激光器跟机床切割头连接的黄色传导光纤，不能撞击及弯折（保证大于120度角）这根传导光纤。【配IPG激光器】激光器与机床支撑架之间的连接必须使用钢管连接，激光光路不得暴露在外，必须有保护装置，人的任何部分不得放在激光光路中。【配CO2激光器的机床】机床床身的X、Y轴方向上均有限位开关，请勿移动限位开关，而使横梁移出工作范围造成机床的毁坏。3.机床加工期间操作人员不能进入机床加工区域并要关闭机床安全门，以免造成人身伤害。机床的丝杠及导轨均加装防护罩，请勿在上面放置任何物品，以免造人员伤亡或设备损坏。,安全说明及预防措施,1.8使用人员常识1.激光加工切割机的操作人员，必须经过专门培训，并且达到要求，并在安全管理员同意的前提下，才能上岗操作。2.激光加工机的操作者或在激光使用期间接近激光的人员，应戴上适当的激光防护镜（防1064nm波长激光的防护镜）并穿上防护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证操作者顺利操作。3.为了对操作者进行保护，必须具备加工室或者保护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工室开门时，应关闭激光光闸。4.严禁没戴防护眼镜通过非保护窗观看激光。机床外罩上的保护窗采用防1064nm波长激光的防护玻璃制作，防护等级为4级，防护玻璃符合欧洲标准EN207：1998+A1：2002防护玻璃安全光防护寿命为三年左右。1.9个人保护设备技术或组织措施无法完全避免健康危害时，拥有者必须向操作和维护人员提供所需的个人保护设备。加盖钢靴保护手套激光防护眼镜（部分个人保护设备不随激光切割机床提供）,第二讲,环境知识,环境知识,A.使用环境条件1.电源a.规格：三相五线制，380V50Hz，容量根据激光器类型和容量而定。b.品质：电源品质：三相不平衡度5mm）的厚板切割，最终穿孔高度2mm，气压2bar。意义：厚碳钢板使用普通穿孔时间长，而且容易爆孔，浪费时间容易出现碰撞报警，在使用渐进式穿孔以后穿孔时间大大缩短，爆孔率下降。,普通穿孔,渐近式穿孔,切割工艺,10.1.4起刀方式慢起刀起割特点：在氮气切割板材时使用。正常情况下机床穿孔以后在极短的时间内加速到切割状态，速度快气压大割缝窄小，气流大部分无法通过割缝流出大角度反弹，熔渣排泄不畅导致反溅反光及伤害镜片，而慢起割控制时抬起高度降低速度，很好的解决了这一问题（高喷嘴高度低切割速度，使气流大部分沿板面扩散，割缝通过气流减小，能确保切透，确保以后的切割气流顺畅）。意义：保证起割时气流顺畅防止熔渣反溅、反光伤害镜片。切小圆起割特点：在氮气切割厚板材及特殊板材时使用。正常情况下机床穿孔以后在极短的时间内加速到切割状态，速度快气压大割缝窄小，气流大部分无法通过割缝流出大角度反弹，导熔渣排泄不畅导致反溅反光及伤害镜片，而切割孔起割，用低速切割一个小圆解决了排气排渣问题，使气流从割缝及小圆缺口排出，确保以后的切割气流顺畅。意义：保证起刀时气流顺畅防止熔渣反溅反光。切小圆+慢起刀起割特点：在氮气切割厚板材（6mm）及特殊板材时使用。正常情况下机床穿孔以后在极短的时间内加速到切割状态，速度快气压大割缝窄小，气流大部分无法通过割缝流出大角度反弹，熔渣排泄不畅导致反溅反光及伤害镜片，而慢速小圆起刀结合了小圆其刀及慢速台高切割解决了排气排渣问题，使气流从割缝及小圆缺口排出，确保以后的切割气流顺畅。意义：保证起刀时气流顺畅防止熔渣反溅反光。,切割工艺,10.1.5引线技巧引入线：连接打孔位置与工件轮廓的之间的线，我们叫做引入线也称引刀线。加引入线的好处：爆孔时会降低由此产生的工件报废。可以改善第一个切割面的质量。可以改善接刀口的美观。切割不锈钢时更容易起刀。不锈钢、碳钢引线设置要求3mm以内不锈钢可以采用直引线；4mm以上一般采用直线加R0.2R0.8左右小圆弧引入；碳钢一般采用直线加R0.5R3的圆弧引入，板越厚R值越大。10.1.6分层切割每一个工件的轮廓不都是一样的，有的很容易切割，但有的轮廓比较难切割，如小孔、尖角等。为保证整个工件的切割质量及切割效率我们采用了分层切割方法，这样我们可以采取不同的工艺参数来控制不同轮廓的切割，这样既能保证难切轮廓的切割质量又能提高容易切割轮廓的切割效率。一般来说，分层切割主要是分为连续波切割层和脉冲切割层。脉切割特点：热量输入小、工件变形小、切割速度慢、气压大、切割断面比连续波切割更粗糙。应用:尖角、细小轮廓、不规则线条（特别是样条曲线分解出来的线）及要求热变形较小的精密零件的加工。一般说来碳钢超过6MM以上都不会使用脉冲切割，不锈钢不超过4MM，铝合金一般不使用脉冲切割。,切割工艺,10.2碳钢切割10.2.1碳钢常见切割现象及处理10.2.1.1切割现象及处理氧气纯度最小为99.95%；透镜和喷嘴完好；好的材料(无氧化、无油漆)；激光模式无失真(压缩空气质量保证无漆物、易挥发物气体)。,切割工艺,切割工艺,10.2.1.2打孔现象及处理,氧气纯度最小为99.95%透镜和喷嘴完好好的材料激光模式无失真,切割工艺,10.2.2.4IPG2000W激光器碳钢切割工艺参数IPG激光器碳钢切割工艺参数,切割工艺,10.3不锈钢切割10.3.1不锈钢常见切割现象及处理氮气纯度最小为99.99%透镜和喷嘴完好好的材料(无氧化、无油漆)激光模式无失真(压缩空气质量保证无漆物、易挥发物气体),切割工艺,切割工艺,切割工艺,10.3.2.4IPG激光器不锈钢切割工艺参数IPG激光器不锈钢切割工艺参数,切割工艺,10.6整板切割10.6.1整板切割说明及注意事项在生产加工过程当中，在批量生产之前，要有一个试切割的过程，称之为“试刀”，通过试刀，可调出板材切割所需的工艺参数，但试刀与整板切割过程会稍有差别，需要注意。试刀：一般选择一个圆方来进行切割，主要目的是：检查参数是否能够正常切割，切割断面是否合格，对圆方的尺寸一般不做严格要求，但需要知道实际尺寸与切割后的尺寸的偏差，以便大批量生产时进行尺寸补偿。（尽量选择加工图形中最复杂的轮廓进行试刀）批量生产：大批量加工，需要稳定的参数，有严格的尺寸要求，一但出错易导致整个板材的浪费，损失较大。试刀后批量生产注意事项：注意机床的限位，板材不宜太靠边，注意切割头的起始位置。注意编程时图形方向与切割时板材摆放方向是否一致。试刀时的尺寸偏差要补偿到批量生产的图形中。切割前最好模拟程序一次，保证程序的正确性。批量生产时切割的第一个零件必须进行测量，保证万无一失，如有必要，在切割过程中也要对零件进行抽检。批量生产时如果发生零件翻转，需暂停切割，否则容易发生碰撞，重则使板材发生移动，导至切割错位，解决办法是对切割工件设置微连接。在切割过程中，多注意用气情况，以防止中途缺气，导致零件报废。切割过程中，操作人员不允许离开操作台，以免有紧急情况发生。起刀点设置在零件的右下，减少切割过程中变形对零件造成的误差。零件距板边至少10mm。,切割工艺,10.6.2特殊切割说明10.6.2.1带膜切割1.带膜面朝上，若两面匀有膜，下表面膜必须撕下，否则挂渣；根据板材贴膜情况，若膜贴得很牢，可正常切割；若膜贴得不牢，则必须使用打柡去膜后进行切割；3.打标去膜切割：切割路径先进行打标，后进行切割，简单说就是同一路径重复切割两次，一次小功率打标，一次大功率切割。程序示例如下：注：绿色部分路径与打标路径一致，进行整板切割时，可将程序进行如上修改，即复制路径增加一打标层，注意修改切割层调用子程序及开光关光子程序。4.通过调节打标高度可调节去膜宽度，宽度越宽，膜被吹起的几率越小。,%N1G71N2G90N3G10*N4P084=1200,P085=1000N5M10N6Q999997N7Q999998N8G10N9G160X1Y1Z1N10G165F10N11G92X0Y0N12G09,N13G51R=P082*N14IFP187=1GOP001N22G0X-.256Y-.103N16Q990054N23Q=P40N24G1X-.256Y5.896N25X-.256Y235.257N26X205.133Y235.257N27X205.133Y5.896N28X-.256Y5.896N29Q=P41N30Q990039N31G0X-.256Y-.103,N32Q990051N33Q=P10N34G1X-.256Y5.896N35X-.256Y235.257N36X205.133Y235.257N37X205.133Y5.896N38X-.256Y5.896N39Q=P11N40Q990039N41M11N42G08N43Q990037N44M30,切割工艺,10.6.2.2方管切割方管切割仅限于管单一侧面图形切割，跨两侧面以上图形不进行切割，即只能进行平面切割，如下图所示，在一方管侧面切割四圆孔。在如图所示方管面上切割，须注意以下几点：管内必须放置一挡板，以免切割时激光打在管下表面，造成工件报废，如图所示；工件放置：为使工件放稳，可在工作台上先放置一平板，再将切割工件放在板上；工件对正：可用红光对工件边缘进行对正，如图中X方向。红光在X方向上来回移动，调节工件与X方向平行，若要求较高精度，可在红光基本对准后，开小功率激光进行边缘打标，通过观察激光烧痕，进一步调整工件位置，直至工件与X方向平行，并且记下此时机床Y轴坐标，便于切割时确定起刀点；4.切割圆孔可以把切割面角点作为切割起点，如图中所示坐标零点；5.若管端不为平面，或是不与侧面垂直，则需注意确定起点的位置，保证两端留有后续机械加工余量。也可以切割前先将一端面加工成所需平面，在端面处再加一固定块，然后直接以端面角点为切割起刀点，切割完一件后，机床回工件原点，继续下一切割，方便快捷；6.切割前进行程序模拟，确保不会出错；7.若要大批量切割，可在机床上设置固定块（高度不要超过切割面，避免发生碰撞），或是用工作台自带的定位块也可，然后用上述同样的方法，对工件进行对正，对正后调节定位块，并将其锁紧。以后切割只需将工件与定位块靠紧即可。为避免切割出错，切割一段时间后，需进行检查，如有问题，重复上述操作。,切割工艺,10.6.2.3板材边框定位切割现有一批2000X1000板材，需在边框处切割三个开口，如下图所示，应如何进行切割。由于需要大批量切割，如果每个单独对刀，则需要花费大量的时间，效率太低。为节约时间，可对板材的放置位置进行固定，即设置定位块，如图中1、2、3、4所示，只要定位块的位置不变，则每次板材放置好（板材边紧贴定位块）后，板材的位置也不变，通过对机床设定固定起刀点，则可连续切割板材。具体方法如下：1.编程：画好图形后，将起刀点设置在板材图形角点，如图中坐标原点处，注意切割路径为开口；2.1、2定位块位置固定：在X方向上设置两定位块1和2（也可用一长条定位块），打开红光，在X方向来回开动机床，3.使红光与1和2的定位边缘对齐，目视对齐后，为提高精度，可开小功率激光进行打标，观察两定位块边缘的烧痕，偏差是否一样。反复调节，直至满意为止。注：注意机床切割限位。4.3、4定位块位置固定：参照1、2定位设置。5.定位块设置好后，将一切割板材放好（两边缘紧贴定位块），放好后，开红光，先在板材X边进行红光对准，再开小功率激光进行打标，观察烧痕位置，进行调节，使激光正好打在板材边缘，记下此时的Y坐标（机床坐标），以便确定切割起点坐标。用同样的方法在板材Y向边缘进行调节，记录X坐标（机床坐标）。机床回零点，手动编程方式下将机床开至所记录的X、Y坐标处，将其设置为工件零点，即切割起刀点。6.选择切割程序，进行模拟，若无问题，可进行正常切割。注：在加工过程中，要注意定位块是否移动，注意起刀点有无变化。,机床操作指南,机床操作指南一、整机开机程序上电前检查机床整体：主要查看机床各运动部件的轨迹路线上及整机外罩上有无异常等。外部设备启动：a.启动总供电设备：总电源开关，稳压设备。b.机床冷水机启动：检查状态是否正常，供水是否正常，水路有无漏水现象。c.激光器启动：包括冷水机及激光器主机，检查状态有无异常。d.辅助气体供应设备：启动空压机，打开所需供气阀，检查气路中的各过滤设备及各压力表的状态是否正常。机床主机上电：a.外部电源接通：打开机床总供电旋钮开关，检查电器柜冷气机是否启动。数控系统上电：打开系统上电使能钥匙，启动上电按钮，等待3分钟系统完全启动后，检查有无异常报警；如在气候寒冷（零度以下），需要在机床上电后等待五分钟，待机床预热后再进行其他操作；系统正常则打开急停Ctrl+R复位键机床轴使能启动。各轴回参考点：上电完成后选择操作面板上的回原点模式“home”键，按机床起动按钮启动机回原点，完成回参考点的操作后转为手动JOG状态，系统上电完成，处于待切割状态。二、自动加工运行过程加工板材准备：放到工作台，调整好需要的角度，准备好相应的辅助工装措施。切割程序准备：在外部计算机用CAM软件编辑生成NC程序，然后通过局部网把NC程序传输到CNC系统上，切忌不要用直接用移动存取设备考贝程序到CNC系统上，以免CNC感染病毒。,机床操作指南,运行程序准备：准备运行切割程序前进行如下几个方面的准备及检查。光路检查，激光是否同轴，切割头焦点位置是否准确。切割程序检查，可使用程序模拟软件功能查看程序图形（双驱机台不建议这么做）或者语法是否有错。检查调用的切割工艺参数是否正确及是否需要进行一些特殊的工艺参数设置。外部控制检查：检查激光器控制，如高压HV，红光LASERON，机械光闸MECHSHUTTER；检查辅助气体选择ASSISGAS，比例阀GAS控制，光路吹气是否正常。工件坐标系位置准备：可在手动JOG方式下，依照FASTCAM编程时指定的编程起始零点位置，手动运行X/Y轴将切割头移动到板材的相应位置，在后续的执行程序过程中，会自动设置相应轴位置值到工件坐标系（G54）。在自动AUTO方式下，在程序界面选择准备好的加工程序，确定第3项的检查内容无误，操作面板切换为DryCut状态，使用循环启动CYCLESTART启动加工程序进行切割。程序结束后，提升Z轴，移动工作台，装卸工件，加工结束，准备进行下一次切割。整个加工过程中，操作人员不得离开机床。三、整机关机程序机床回原点。关闭激光器:先关闭高压，再关闭激光器气瓶阀门，然后断电。关闭冷水机电源。关闭空气压缩机阀门与电源。对空气压缩机进行手动排水、排油，将空气压缩机底部储气罐的泄水阀打开进行排水，待废水排完后，关闭该泄水阀。对空气清净器进行手动排水（未装自动排水器时）、排油,将空气清净器底部的排水阀打开进行排水，待废水排完后，旋紧该排水阀。,机床操作指南,关闭冷干机、机床电源、稳压电源、及外部总开关。关闭切割用辅助气体。封闭切割头喷嘴，防止空气中粉尘进入到聚焦镜片。巡视机床周边环境状况，检查是否有火种或高温物体存在，预防火灾，消除安全隐