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定制 CNC,突破性激光切割机的关键所在

专用 CNC 技术 — 以及独特的飞行光学系统 — 助力新型切割机大幅降低传统价格水平

2013 4 16 日,台湾新北市 — NUM 的定制 CNC 技术正助力激光切割机制造商 Favor Laser 加快产品研发步伐,开拓新的市场领域。凭借 NUM 设计的专用软硬件,这家台湾公司已成功研制出一款高精度激光切割机。该激光切割机可以将金属板材加工成超小或超大部件,进给速度高达每分钟 60 m。新机床的诞生标志着 Favor Laser 进军高性能市场领域。公司计划通过性能和竞争力价格的开创性组合,促使机床成本降低近 20%,从而能够快速渗透这一高端市场。

 

1994 年,Favor Laser 在台湾新北市成立,并在上海另行设立了销售机构和生产设施。截至目前,公司始终专注于为低成本市场生产激光切割机,提供四大系列切割机,满足不同的金属板材加工要求,如小批量生产、小型零件精密切割或大型零件大批量生产。

 

2010 年 Favor Laser 作出扩大产品系列的战略性决策,为全球市场开发高性能多用途激光切割机。目前这一产品领域为少数瑞士、德国和日本制造商垄断。公司初步调研表明,通过组合激光切割技术、价值工程化硬件和先进的 CNC 软件,公司有能力生产出性能达到市场领先水平的机床,而其成本显著降低。

 

Favor Laser 所有的切割机均基于创新的飞行光学系统,使用固定工作台支撑加工的金属板材,而引导激光束的切割头可在板材上水平移动。与在固定激光束下移动工件的切割机相比,该方法具备众多显著优势。切割头质量轻且恒定不变,有助于快速精确定位,而移动工件不仅速度慢、难以操作,而且还需要极其复杂和昂贵的动作控制系统才能保障切割精度,因为切割过程中工件质量会不断发生变化。切割薄板时,飞行光学激光切割机更快的切割速度有助于防止工件的热变形,同时增加切割机产量,有效提高产能。

 

Favor Laser 的新型 XO 高性能激光切割机为四轴机床,但 X 轴配备两个电机。X 轴和 Y 轴控制切割头的水平定位,Z 轴控制切割头距离工件表面的高度,第四轴 (U) 用于装卸物料。享有专利的自适应光学系统可以补偿激光束的长度,随切割头与激光振荡器的相对位置调节激光束的长度。Z 轴配备高速伺服电机,用于连续监测和调节切割头与工件的间距,保持光束聚焦,最大限度提高切割效率。

 

调查各种可选的 CNC 后,Favor Laser 迫切希望在其新型 XO 切割机上使用 NUM 的 Flexium 68 CNC 系统。出于以下软硬件方面的考虑,Favor Laser 选择了该型号的 CNC:Flexium 68 的动作控制硬件可以极好地满足该型号切割机的控制需要,同时还具备内置配置灵活性特点,适合未来升级。此外,其独一无二的软件功能可以简化应用编程。尤以 NUM 独有的动态操作 (DO) 功能最为突出,被公认为切割头和工件间距动态控制程序的理想之选。DO 功能利用快速计算和通信设备,可将事件驱动的机床循环整合到实时 CNC 核心。

 

此外,Favor Laser 还寻觅到一位能够积极参与 XO 激光切割机开发,以协助创造最佳控制解决方案的 CNC 系统供应商。据公司总经理赖先生透露:“出于经济和技术原因选择 NUM CNC 系统后,我们惊喜地发现 NUM 台湾拥有相应的工程专业知识和资源,更重要的是,NUM 台湾愿意在各个设计阶段给予我们协助。因其在定制硬件和 CNC 软件开发等方面的大力支持,我们能够在预算框架内,及时将新型 XO 高性能激光切割机推向市场,这大大降低了开发和建造成本,使我们获得了巨大的竞争优势,同时也使得我们的切割机价格较之日本和德国制造的同类产品低约 20~30%。”

 

XO 激光切割机的所有动作控制元件均由 NUM 提供。除电机、驱动器和 Flexium 68 CNC 核心外,该款切割机还使用了 NUM 的 Ethercat I/O 接线端以及带 15 英寸平板显示器和硬盘驱动器的 Flexium FS152i 双处理器操作面板运行 Windows 操作系统。个性化的人机界面 (HMI) 完全由 NUM 台湾独立开发,特点在于高度直观性和使用便利性。目前有英语、繁体中文和简体中文三种语言可选,HMI 可方便地改编成其他语言,以便支持国际销售。HMI 大量使用图形,包括可视化的工件和切割流程 —— 这简化了机床操作,最大限度地减少了培训需求。

 

XO 激光切割机全部使用NUM 无刷伺服电机和 NUM Drive C 伺服驱动器。为确保运行平稳,三根主定位轴 X、Y 和 U 轴均采用了 BPG 系列高惯量电机,Z 轴配置带制动器的 BPX 系列中惯量电机。X、Y 和 Z 轴全部插补控制,以便平滑连续地控制切割头位置以及相对于工件的高度。Z 轴的工作范围为 100 mm,X 轴和 Y 轴的工作长度则分别为 3 和 1.5 m。较广的工作范围加上 ±0.01 mm 的 X - Y 定位精度造就了 XO 切割机的高度灵活性 —— 能够精确切割各种小型零件,或从一块金属板上切割出大型零件。

 

基于选择输出功率为 3.3、4 和 6 kW 的 CO2 激光振荡器,切割机性能可与工件材质相互匹配,切割进料速度可达 60 米/分。为实现最大的多功能性,机器还可以执行许多专门的金属加工功能,包括显微焊和微连接。

 

在任何的激光切割过程中,工作条件可能随时发生改变,这就要求快速调整大量参数,确保性能稳定。控制激光振荡器的输出功率更是一大设计难题,需要迅速稳定的通信设备。为满足这些要求,NUM 台湾为 XO 切割机内的 CO2 激光振荡器专门研发了一款脉冲序列控制卡。这款控制卡完全依靠硬件(使用软件可能导致不可接受的延时限制)转化占空比和频率控制信号,与激光振荡器光学连接,以便最大限度地减少传输延时。其适合与多种商用激光振荡器配套使用,可以在 1 - 10 kW 范围内调至任一激光功率输出(每次调整 1 kW)。NUM 计划近期将该款控制卡加入产品系列,从而使得其他切割机制造商也能采用该款控制卡。

 

NUM 的 CNC 产品性能和 NUM 台湾的响应能力已促使 Favor Laser 重估其切割机的控制策略。除了决定在其新型 XO 切割机中完全采用 NUM 软硬件之外,Favor Laser 有意将目前的整个产品系列转向 NUM 的 CNC 技术。首先,Favor Laser 将在低成本激光切割机系列上配置 Flexium 6 或 Flexium 8 CNC 系统。尽管该产品系列将由 Favor Laser 在中国内地的工厂制造,但是所有 CNC 支持均来自 NUM 台湾。

 

迄今为止,Favor Laser 的所有切割机设计均为使用 CO2 激光振荡器的金属板材二维切割机型。然而,Favor Laser 还意图涉足其他领域。目前 Favor Laser 尤为关注光纤激光,目标旨在进入微切割市场。光纤激光能够切割各类材料,如紫铜、青铜和铝,这些对于 CO2 激光器而言都是无法胜任的作业任务。另一个研发项目是金属管材激光切割机,这一机型利用旋转的 C 轴和机器人头架完成 3D 动作。在未来一年左右的时间内,Favor Laser 还将计划开发一系列冲压机,丰富其供应金属板材加工的产品类型。

 

所有这些新项目都将基于 NUM 提供的 CNC 技术,正如赖先生所阐述:“在 XO 激光切割机开发期间从 NUM 台湾获得的支持程度远超我们的预期,并且取得了出色的成绩。所以,我们已决定依靠 NUM 的CNC 技术开发未来机型,并将 Flexium 系统整合到现有产品系列中。我相信,与 NUM 的合作将使 Favor Laser 处于极其有利的市场地位,创造出普惠客户的新型激光切割机解决方案。

 

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Favor Laser 简介

Favor Laser Inc. 专注于精密激光切割机的设计和制造。公司位于台湾新北市,创建于 1994 年,最初为国内低成本激光切割机市场服务,现在为全球市场生产各类型切割机。通过对激光系统的娴熟掌控加上对客户需求的透彻理解,Favor Laser 得以巩固其竞争优势。这些特性确保公司能够生产出极具价格竞争优势的创新型高性能切割机。如需了解更多信息,敬请访问 www.favorlaser.com.tw

 

NUM 简介

早在60 年代初,即CNC 控制系统开始被广泛认可的十多年之前,NUM 已开始研发第一代 CNC 控制器。NUM 的策略是帮助现有和未来客户制造出更好的机床,从而确保竞争优势。公司致力于各种 CNC 高端应用,可毫无疑问地提供与众不同的选择。NUM 的总部位于瑞士,在瑞士、法国和意大利都建有研发设施,目前在全球拥有超过 35 个销售服务点。除 CNC 软硬件外,NUM 还研制开发影响系统整体性能的核心产品,如驱动器和电机。NUM 还与合作伙伴和客户密切合作,负责整合第三方产品,打造针对特定应用的解决方案,提供一站式的 CNC 解决方案服务。敬请访问 www.num.com

 

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