1 應(yīng)用背景

　　在汽車制造中，生產(chǎn)一款普通的轎車需要1 0 0 0 至 1500套沖壓模具，傳統(tǒng)的直接沖壓加工方式，對(duì)于磨具的損耗較大，加工過(guò)程中需要經(jīng)常修復(fù)、更換，效率低、 成本高。且據(jù)汽車行業(yè)調(diào)研分析，今后汽車更新?lián)Q代將更加快速，過(guò)去一個(gè)車型生產(chǎn)上百萬(wàn)輛的時(shí)代已經(jīng)成為歷 史，單一車型的數(shù)量逐步在下降，模具的成本更加突出。

　　隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的要求，汽車輕量化和熱成型技術(shù)的應(yīng)用推廣，激光作為先進(jìn)的加工方式，可提供最小的熱影響區(qū)和極小的局部變形，非接觸性的加工方式對(duì)工件不施加任何力，工作無(wú)機(jī)械變形、無(wú)刀具加工磨損，特別是汽車熱成型加工件，其高強(qiáng)剛屈服強(qiáng)度可達(dá) 1500Mpa，傳統(tǒng)的沖壓幾乎無(wú)法加工，三維五軸激光切割成為了最有效的加工方式，目前已經(jīng)在越來(lái)越多的加工環(huán)節(jié)中得到了應(yīng)用。

　　熱成型生產(chǎn)工藝流程大致上包括：加熱至900度 -950 度;熱成型及保壓冷卻;激光切割。

　　2 設(shè)備場(chǎng)景

　　該三維五軸激光切割系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要包括：錸鈉克高性能N5E控制器系統(tǒng) 、五軸RTCP刀尖追隨控制軟 件、PWM激光能量控制模塊， 以及可選手持示教器， 系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，設(shè)備場(chǎng)景包括：

　　? 錸鈉克五軸RTCP刀尖追隨運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng);

　　圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　? 單模塊3000W連續(xù)光纖光器;

　　? 高性能五軸切割光，應(yīng)對(duì)復(fù)雜曲面三維件加工;

　　? 三軸齒輪齒條，長(zhǎng)行程扭力足，雙擺頭直驅(qū)控制， 精度高、動(dòng)態(tài)性能好;

　　? 專業(yè)解決高強(qiáng)鋼(屈服強(qiáng)度≥600Mpa)熱成型件 的切孔、修邊等問(wèn)題。

　　3 核心產(chǎn)品特點(diǎn)

　　N5E系統(tǒng)是錸鈉克一款高性能、模塊化、多總線控 制器，擁有友好人機(jī)交互界面、豐富的二次開(kāi)發(fā)接口、成熟的應(yīng)用方案配套。系統(tǒng)支持伺服全閉環(huán)控制，最小伺服 控制周期250μs，保證伺服響應(yīng)。其結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定、可 靠，其可配套多種人機(jī)交互面板、可選配觸摸屏。

　　(1)N5E系統(tǒng)的性能特點(diǎn)包括:

　　? 2000行超強(qiáng)預(yù)讀處理能力，支持路徑前瞻規(guī)劃;

　　? 微小段光順處理，速度、加速度連續(xù)光順，曲面更優(yōu)，加工效果更佳;

　　? 成熟的RTCP五軸刀尖追隨控制;

　　? 高開(kāi)放性，支持QUI、PlugIN界面功能定制開(kāi)發(fā);

　　? 支持EtherCAT、MIII、RTE X、RS422/485、 EtherNET、多路模擬量輸入/輸出 . . . . . .豐富的拓展接口， 完全可滿足全自動(dòng)化生產(chǎn)線的擴(kuò)展需求;

　　? 配合能量控制模塊 ，支持系統(tǒng)控制激光能量、頻率、占空比，以滿足各鐘型材、產(chǎn)品不同的加工工藝需求。

　　(2)成熟的激光控制應(yīng)用

　　? 十余年技術(shù)積累，成熟的RTCP五軸刀尖追隨控制 經(jīng)驗(yàn);

　　? 能夠方便快捷地實(shí)現(xiàn)汽車覆蓋件的三維修邊和沖孔，也可在小批量試制中取代修邊和沖孔模具;

　　? 支持在線五軸探針測(cè)量，有效提高加工精度;

　　? 支持五軸位置坐標(biāo)系補(bǔ)償，減少工件擺放誤差造成的加工精度影響。

　　(3)激光專用示教器

　　圖 2 示教器外觀圖

　　圖3激光能量控制功能

　　圖4坐標(biāo)系補(bǔ)償功能

　　該示教器的外觀如圖2所示，具備的功能包括：支持 簡(jiǎn)單切割路徑示教功能，如：快速定位、直線插補(bǔ)、平面 圓弧、空間圓弧、點(diǎn)坐標(biāo)、空間整圓等。支持加工G代碼 的在線修改，各軸手動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制。

　　(4)激光能量控制

　　應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：高效應(yīng)對(duì)不同產(chǎn)品、不同加工速度和激光器能量衰減等對(duì)加工工藝的調(diào)整。

　　? 系統(tǒng)支持激光功率、頻率、占空比多效調(diào)節(jié)控制，從而控制激光能量;

　　? 1ms的快速PLC掃描周期，高效響應(yīng)能量調(diào)節(jié)。

　　圖5錸鈉克高性能控制器—— N5D

　　(5)支持坐標(biāo)系補(bǔ)償

　　應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：有效解決來(lái)料形變、工裝偏差等造成的加工影響;

　　? 采集工件上特征點(diǎn)的理論坐標(biāo)和實(shí)際坐標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)矯正偏差補(bǔ)償;

　　? 支持加工工件水平轉(zhuǎn)角、垂直轉(zhuǎn)角的空間偏移補(bǔ)償。

　　4 小結(jié)

　　上海錸鈉克數(shù)控科技有限公司致力于研發(fā)“穩(wěn)定、易 用、自主可控”的中國(guó)品牌CNC控制系統(tǒng)，并提供面向細(xì)分行業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制解決方案。自創(chuàng)辦以來(lái)，錸鈉克已經(jīng)服務(wù)了近兩百家國(guó)內(nèi)外知名的機(jī)床企業(yè)，覆蓋了高速高精的模具加工、精密磨床、五軸五聯(lián)動(dòng)、直線電機(jī)應(yīng)用等各 類加工場(chǎng)景;迄今已累計(jì)售出數(shù)十萬(wàn)套控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在3C、醫(yī)療、半導(dǎo)體、教育、航天航空等行業(yè)。錸鈉 克擁有自主研發(fā)可控的“協(xié)作開(kāi)放式、高易用性、高穩(wěn)定 性”數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái)，基于多年技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用數(shù)據(jù)積累， 為客戶提供包括機(jī)械、電氣、控制、CAM算法、加工工藝等整體解決方案。