浅谈变厚度激光切割加工过程控制系统
按照电极丝的运行方向特点和速度大小，人们把激光切割机床分为两类:一类是往复走丝激光切割机床，另一类是单向走丝激光切割机床。往复走丝激光切割机床又分为快走丝激光切割机床和中走丝激光切割机床。该类型机床的电极丝可以双向运行循环使用，其走丝速度一般为8-10 m/s，加工效率可达到180 mm2/min,加工工件的的最佳表面质量可以达到粗糙度Ra =1.2-1.25m，多次切割可达到Ra = 0.8 m左右，尺寸精度一般在0.01 mm左右。往复走丝激光切割机床是我国独创的激光切割加工模式，其加工精度和表面质量虽然不及单向走丝激光切割机床，但其在价格上的优势使其在中小企业中得到了广泛的应用。由于中走丝激光切割机床借鉴了单向走丝激光切割机床一些关键技术，其加工质量要优于快走丝激光切割机床;单向走丝激光切割机床顾名思义即电极丝朝单一方向运行加工后不再使用，其走丝速度一般低于0.2 m/s，切割效率最快可达500 mm2/min，最佳表面粗糙度可达Ra < 0.05 m。这是国外生产和使用的主要机种。据统计目前国内外的激光切割机床在电加工机床中所占的比例己大于60%。值得指出的是，单向走丝激光切割机床由于其加工工件表面质量好、加工精度高等特点，在电加工行业被誉为“皇冠上的明珠”，因此研究单向走丝激光切割加工更具有深远的意义。
近几年来，随着激光切割加工的应用范围逐渐扩大，加工对象也从以前的单一平板形状逐渐向有座孔或者台阶状等工件厚度有变化的方向扩展。激光切割加工过程中加工路径上的工件厚度往往会发生变化，而普通的激光切割加工一般选择固定的加工参数。在工件厚度发生变化时，若加工参数不随之调整会带来一系列问题。若工件厚度由厚变薄，单位长度上的电极丝上的热密度会增加，易出现放电集中现象而产生断丝;反之，若工件厚度由薄变厚，若依然采用较低的放电频率，则进给速度会变慢，生产力降低，同时，厚度变化引起加工间隙的变化进而导致加工精度变化。因此在加工过程中，当工件厚度变化时，为了避免断丝并保持最佳加工速度，必须根据工件厚度的变化实时调整如脉冲间隔、伺服电压、伺服速度等加工参数，使加工保持稳定且具有高的加工效率。因此，研究激光切割加工中变厚度切割控制策略具有重要的学术意义和实用价值。