变形镜在激光切割机床上的应用改造

　　激光切割机床在切割板材时不同的聚焦镜焦点位置对穿孔和切割效果有较大影响，因此需要频繁调整聚焦镜的焦点位置来实现板材加工中快速穿孔和切割。如果进行手动焦点调整，则操作繁琐，而且影响效率。变形镜的曲率变化可以使激光光束在传导至聚焦镜时焦点随之变化，因此可以将变形镜应用在激光机床上作为自动调整焦点装置，从而提升机床使用效率。

立式车床

引 言

　　激光切割机在板材加工中的应用越来越广泛，但由于早期机床技术薄弱，机床功能不太完善，仅仅能够勉强满足使用。而目前激光技术发展突飞猛进，机床原有功能已不能适应当前需要，如果能在相关功能上进行改造，可以提高机床性能，在花费尽可能少的情况下就可以满足客户的需要。某公司欲对早期购买的数控激光切割机在提高机床加工效率上进行相关改进。

　　1 、背景技术

　　该机床为2008年的激光切割机，该机床采用FANUC CO2 的 4 kW 激光器，数控系统为 FANUC 18iL。通过对该机床的结构、性能、精度等进行全面分析，我们发现机床性能良好，切割速度快，工件的切割断面光洁。但是切割头的焦点调整为手动调整，比较繁琐和费时；同时机床在加工 6 mm 厚以上的碳钢板材，穿孔时间过长，严重影响了机床的加工效率。因此仅需缩短机床切割时的穿孔时间和焦点自动调整改进就可以提高机床整个加工效率。

　　2 、设计原理

　　由于激光切割机床在切割板材时不同的聚焦镜焦点位置对穿孔和切割效果有较大影响, 因此需要频繁调整聚焦镜的焦点位置,早期机床一般 用的是通过手动调整切割头焦点。在切割碳钢板材时，切割时焦点在板材表面左右，而实际上穿孔时焦点在板材下则更易穿透，如果通过采用变形镜能自动调节焦点位置，就可以使穿孔时间大大缩短，提高碳钢穿孔的加工效率。 同时在加工不锈钢材料时，以前随着板厚不同而频繁手动调节切割头焦点，通过采用变型镜可以自动控制聚焦镜焦点位置，也就提高了不锈钢材料的加工效率。因此可以通过采用 0——10 V 模拟量电压控制比例阀的气压使变形镜的曲率变化，从而使聚焦镜的焦点随之变化。

　　3 、线路整改

　　在 FANUC 18i-LB 系统上增加变形镜穿孔功能需增加一个端子型 I/O 模块基本模块和扩展模块 E。