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电气比例阀在激光切割机上的应用技术分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-08-30   浏览次数:35
核心提示:气动比例技术的应用领域日趋广泛。从2002年开始,数控激光切割机上采用了沃纳智能公司的生产的NNT电气比例阀ITV2000系列,取得了
 气动比例技术的应用领域日趋广泛。从2002年开始,数控激光切割机上采用了沃纳智能公司的生产的NNT电气比例阀ITV2000系列,取得了满意的效果。

激光加工技术是近20年来发展起来的一项高新技术,它已广泛应用于切割、焊接、金属材料表面处理、模具快速成型、激光雕刻等方面,并且新的应用领域还在不断地被开发。

数控激光切割机是把激光作为一种加工手段对金属和非金属板材进行零件加工,通过数控系统控制X轴和Y轴的伺服电动机来完成平面的复合运动,激光通过数控机床上的反射镜片和聚焦镜片在板材上对图形进行切割,对不同板厚的金属板材来说,切割的工艺参数是不一样的,工艺参数包括:激光功率、切割速度和辅助气体压力。

就辅助气体而言,切割不同材料时所使用的气体种类是不一样的,切割普通碳板要使用氧气,切割不锈钢钢板要使用氮气,切割非金属材料要使用压缩空气。下面针对切割普通碳板讨论一下工艺参数(激光功率:随着板厚的增加而加大;切割速度:随着板厚的增加而减小;辅助气体压力:随着板厚的增加而减小)。

在零件切割过程中,一般分两步进行。

第一步沿被切割图形的轮廓用激光打孔,为保证切割质量,防止蹦孔,激光应采用一定频率和占空比的脉冲波,并且此时的气体压力为低压,一般设定在0.08~0.1MPa。

第二步激光切割,当钢板被打穿后,数控系统将激光从脉冲波转换为连续波并开始切割轮廓,此时的气体压力为高压,其压力大小根据板厚而定。

在原来的数控系统中是用两个减压阀和两个二位二通电磁阀进行气体压力设定和控制,其中一个减压阀设定为低压,另一个减压阀设定为高压,分别通过二位二通电磁阀控制通断。数控激光切割机对激光器的切割功率和切割速度可以控制,切不同板厚时,气压设定只能用手动调压,气动原理如图1所示。

 

手动操作可控制3种信号,即控制方向(伸出和缩回),控制电动机通电(ON)和断电(OFF,选择推力大小(SET)。压下A-PHASE开关,表示电动缸将缩回。压下ON开关,表示电动缸的电动机有输出,电动缸正在移动,OFF灯灭;OFF灯亮,表示电动机无输出,电动缸停止移动。要调节推力大小时,压下SET开关,SET灯亮,利用调整推力旋钮进行调整。不压下SET开关,则表示推力为100%。

从上述介绍可见,Lz※系列电动缸无需程序设计,仅操作3个手动开关及一个旋钮,便可改变电动缸的运动方向(伸/缩)、电动缸何时动作及改变电动缸的推力大小,感觉就像使用气缸一样。

电动缸与气缸的比较

下表列出电动缸与气缸的比较。从表中可见,电动缸适合用于搬送轻负载、希望多点定位、且要求高定位精度的控制系统中。如大型集成电路制造、柔性制造系统、数控机床、机器人等。

 

上述系统存在人为因素,往往在切割不同板厚钢板时,会忘记调整气体压力或调压不准确,影响了钢板的切割质量。

现在系统中采用了ITV2000系列电气比例阀,调整切割压力只需向数控系统输入预先设定的参数即可。这些预先设定的参数是按不同板厚的钢板所对应气体压力(包括切割速度和切割功率)设定的,并将它们做成子程序输入数控系统,例如当切割6mm普通碳板时,只要在自动编程时输入6,数控系统就会自动地将6mm子程序赋给这个切割程序。当开始激光打孔时,比例阀先设定为低压(0.08~0.1MPa),打穿后,比例阀立刻转换为高压进行切割。切割不同板厚钢板时,只要在编程过程中输入相应的板厚参数,数控系统就能控制比例阀按照相应的设定参数输出相应的切割压力,同时控制切割速度和切割功率。自从采用了NNT电气比例阀以后,大大提高了钢板的切割质量和设备的使用效率,气路也变得非常简单。气动原理如图2所示。

 

从图2看出,此气路有三种气体输入:空气、氧气和氮气。空气和氧气分别为通过空气选择阀和氧气选择阀控制,当切割非金属材料时,空气选择阀打开,过滤干燥后压缩空气经过比例阀设定压力后至切割头,不同材料和不同厚度设定不同的压力,切割普通碳板时,氧气选择阀打开,氧气经过比例阀后至切割头,当切不锈钢时,由于切割压力比较高,一般在1.0~2.5MPa,常规的气动元件(包括比例阀)满足不了在高压下使用,必须使用高压电磁阀,采用了二位三通电磁阀,使用压力达到5.OMPa,完全满足使用要求。高压氮气经过减压后至电磁阀,当高压电磁阀得电后,高压氮气经此阀至切割头,完成不锈钢钢板切割。

有合适的高压比例阀,就可以省去高压阀,那么从低压到高压完全可以参数化设定,这样会更加方便实用。到目前为止,己有近60台激光切割机采用了NNT电气比例阀,用户反映良好,完全满足正常的生产要求。

 
 
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