1技術應用

板材坡口切割是數控切割機行業的一項技術，廣泛用于造船、工程機械等行業。它要求在一個完整的工件切割中，切割高度、刀縫補償、刀口偏鋒補償、進給速度、拐角過渡都要隨坡口角度的變化而同步實時調整，以實現正確的切割尺寸、坡口角度，和滿意的表面質量。圖示1為一例典型的坡口切割工件。

目前真正商業化的坡口數控切割產品多為*，例如德國的Esab（伊薩），Messer（梅薩），澳洲的Farley（法利萊），Trivers（競孚），日本的Koike（小池）等。這些技術采用的切割刀具多為氧焰（主要用于精度要求不高的厚板）、等離子（主要用于精度要求較高的中板）。對于精度要求很高的精密中薄板坡口切割，激光有著不可取代的優勢。

但是長久以來激光用于板材的坡口切割一直是一項空白。絕大部分國際上的3D激光切割機主要用于薄板的三維路徑切割，由于3D光路的技術復雜性、功率局限和價格因素，3D激光頭無法在中薄板坡口切割上普及。

在2010北京埃森國際焊割設備展會上，如岡自動化控制技術（上海）有限公司采用其澳洲母公司Trivers的TNC2000LA激光坡口切割專用數控器，推出了基于光纖激光或光纖傳導激光的數控坡口切割概念機（見圖2），為中薄板精密坡口切割提供了一個高性價比和實用可靠的技術方案。

2技術方案

基于光纖激光或光纖傳導激光的數控激光坡口切割概念機由四大關鍵技術部件組成：

（1） 澳大利亞Trivers的TNC2000LA激光坡口切割專用數控器

（2） 如岡自動化控制技術（上海）有限公司的TB-1LA擬合角坡口切割機械手

（3） 中科同益YAG光纖傳導激光器或阿帕奇半導體光纖激光器，配東露陽水冷系統

（4） 上海嘉強自動化的laserMech激光切割頭及高度跟蹤器

TNC2000LA激光坡口切割專用數控器在Trivers性能的等離子平面以及坡口焊割數控器基礎上，增加了激光功率和頻率的高速平滑控制及其界面設置，在拐角、打孔的功率控制上更有精細的處理，支持多種激光類型和輸出模式，配合激光高精度位置特性的螺距補償功能，以及全面的切割氣體控制。該款數控的制造商與柔性光路激光供應商中科同益和阿帕奇密切合作，針對光纖類激光的特殊性量身定做控制，并且建立和優化加工工藝參數庫，尤其是復雜的坡口切割工藝參數，使得激光器控制得到優化，加工質量顯著提高。

柔性光路激光系統的大優點是免除了傳統機械光路的復雜性和維護困難性，使得5軸聯動的坡口切割動作*依賴于坡口切割機械手，而無須任何光路方面的設計考量和設備投入。

上海如岡自動化的坡口切割機械手TB-1系列已在國內外數控坡口等離子切割機上有較廣泛的應用，TB-1LA是專用于激光坡口切割的輕載高速型坡口機械手，在精度、剛性、慣性、速度方面比其等離子坡口切割頭都有較大技術規格提升，保證了精密高速激光坡口切割的需求。

柔性傳導激光目前有兩大技術流派：YAG激光發生器，光纖傳輸，功率可達數千瓦，中科同益是較有代表性的一家；半導體光纖激光器，功率可到萬瓦，國內目前流行的阿帕奇為行業內廣為知曉。與傳統的CO2激光器相比，YAG激光用于厚板切割時發散角較大（約為CO2的兩倍），但金屬對其吸收率較好（約為CO2的3倍），用于坡口切割時通過數控和坡口切割頭對發散角進行動態補償，同樣功率下的切割厚度高于CO2激光，采購和運行成本也遠低于CO2激光器。

3機器維護

一臺柔性光路激光坡口切割整機的成本約為數控3D激光切割機的1/2。其維護成本則遠低于3D激光切割機，一直以來令人生畏的光路調整維護、3D切割頭保養維護都一概省略。這一技術方案為中薄板坡口切割提供了一整套完整的從激光坡口切割數控器、坡口切割機械手，到柔性光路激光器及其水冷系統的實用工作方案，對光纖類激光的特殊控制、激光器與工藝控制的配合、柔性光路與機械坡口切割頭的集成、光纖類激光與激光割炬的配合、乃至配用光纖類激光的冷卻方案和選型，都給出了較周全的技術考慮和實用答案。