Понимание технологии компенсации лазерной резки: важность и применение
Компенсация лазерной резки устраняет расхождение между запрограммированной геометрией и готовой деталью. В большинстве операций по обработке листового металла первой настройкой является компенсация пропила: программное обеспечение управления или раскроя смещает траекторию резки в сторону от номинального контура, чтобы учесть объем материала, удаляемого лучом. Другие поправки могут касаться положения фокуса, высоты сопла, отклонения от центра трубы или повторяющихся геометрических погрешностей станка.
Компенсация эффективна только при стабильном процессе. Если сопло повреждено, линза загрязнена, пластина деформирована или подача газа нестабильна, введение большего смещения лишь маскирует истинную проблему. Дисциплинированный оператор сначала стабилизирует процесс резки, измеряет пробную деталь, а затем изменяет по одному значению компенсации за раз.
Что такое компенсация при лазерной резке?
Компенсация лазерной резки — это контролируемое смещение, применяемое к запрограммированной траектории или параметрам процесса, с тем чтобы готовая деталь соответствовала чертежу. Программа ЧПУ обычно описывает номинальную грань детали, тогда как лазер удаляет узкую полосу материала, называемую пропилом. Без смещения внешний контур может получиться меньшего размера, а внутреннее отверстие — большего.
Компенсация пропила, как правило, смещает ось луча примерно на половину измеренной ширины пропила. Направление имеет значение: траектория для внешнего профиля смещается наружу, а траектория для отверстия — внутрь. В программном обеспечении эти параметры могут обозначаться как компенсация влево/вправо, компенсация внутрь/наружу, расширение/сужение или G41/G42, в зависимости от системы управления.
Это не то же самое, что масштабирование чертежа. При масштабировании изменяется вся геометрия, включая те участки, которые, возможно, уже находятся в правильном положении. Правильное смещение следует по выбранному контуру и сохраняет номинальные проектные данные.
Как работает компенсация пропила при лазерной резке
Ширина пропила не является фиксированной параметром станка. Она зависит от материала, толщины, мощности лазера, скорости, положения фокуса, состояния сопла, типа газа, давления газа и стратегии пробивки. Именно поэтому одно и то же смещение не следует применять ко всем материалам, используемым на производстве.
Практический метод довольно прост:
К ключевым моментам относятся: вырезать типовой образец в соответствии с утвержденной технологической инструкцией, измерить как наружные, так и внутренние размеры детали после её остывания, а также сравнить полученные результаты с чертежом.
Кроме того, рекомендуется настроить правильное значение внутренней или внешней компенсации, а затем повторить резку и измерения перед отправкой партии.
Например, предположим, что номинальный внешний размер постоянно оказывается меньше нормы, в то время как расположение отверстий остается правильным. В таком случае смещение контура может быть оправданным. Однако если погрешность меняется от одной стороны листа к другой, то причиной, скорее всего, являются проблемы с выравниванием, контролем высоты, тепловым расширением или геометрией станка. Компенсация должна устранять повторяющееся отклонение, а не компенсировать случайные колебания.
Виды коррекции при лазерной резке
Термин “компенсация лазерной резки” охватывает несколько различных функций. Их следует диагностировать по отдельности, поскольку каждая из них корректирует свой источник погрешности.
Компенсация ширины пропила
Компенсация пропила позволяет скорректировать траекторию с учётом объёма материала, удалённого в процессе резки. Это основной инструмент для устранения постоянных погрешностей в размерах при резке замкнутых контуров. Для различных материалов, толщин, газов и целевых показателей качества могут потребоваться отдельные значения.
Фокусировка и компенсация высоты реза
Положение фокуса влияет на распределение энергии по толщине заготовки. Высота реза определяет зазор между соплом и материалом. Современные режущие головки могут автоматически регулировать фокус и использовать емкостное слежение для поддержания зазора сопла, однако эти функции по-прежнему зависят от правильной калибровки, чистоты зоны зондирования, исправности сопла и достаточно ровной поверхности материала.
Изменение фокуса или высоты не заменяет смещение пропила. Это изменяет сам технологический процесс и может повлиять на угол скоса, образование окалины, пробивание и стабильность реза. Используйте эту настройку для корректировки параметров процесса, а затем заново измерьте пропил, прежде чем изменять компенсацию контура.
Геометрия станка и компенсация осей
Шаг, люфт, перпендикулярность и температурная компенсация относятся к калибровке станка. Эти регулировки должны выполняться в соответствии с установленной процедурой измерения и осуществляться квалифицированным обслуживающим персоналом. Если все элементы смещаются на одинаковую величину по одной оси или результаты измерений по диагонали не совпадают, изменение программы обработки детали не является правильным решением.
Центрирование трубы и компенсация профиля
При резке труб возникают погрешности зажима, отклонения профиля, поворот, отсутствие опоры и отклонение от центра трубы. Некоторые системы ЧПУ используют компенсацию отклонения от центра в режиме реального времени для улучшения расположения отверстий и контуров на круглых или профильных трубах. Эта функция не может исправить ситуацию при сильно изогнутой трубе, некачественном зажиме или отсутствии опоры на профиле. Материал по-прежнему должен соответствовать утвержденным для станка условиям нагрузки и прямолинейности.
Параметры компенсации лазерной резки, которые необходимо зафиксировать
Полезная библиотека компенсаций строится на основе процесса, а не на основе расплывчатого названия материала. Запишите достаточно информации, чтобы можно было повторить тест:
- Марка материала и состояние поверхности
- Номинальная толщина и измеренная толщина
- Мощность лазера и скорость резки
- Требования к вспомогательному газу, давлению и чистоте
- Тип, диаметр и состояние сопла
- Положение фокуса и высота реза
- Значения внутреннего и внешнего пропила
- Метод корректировки чертежей и измерений
- Дата, оператор и полученный результат
Ведите отдельные записи для углеродистой стали, нержавеющей стали, алюминия, оцинкованного листа и других сплавов. Даже в рамках одной группы материалов толщина материала и выбор газа могут настолько изменить ширину пропила, что это повлияет на плотность посадки. Сохраненная рецептура — это лишь отправная точка; она не дает права пропускать контроль первой детали.
Как правильно настроить компенсацию при лазерной резке
Начните с проверенного рецепта, предусмотренного или утвержденного для данной машины, материала и толщины. Перед измерением погрешности размеров проверьте сопло, защитное стекло, центрирование, подачу газа и плоскостность пластины. Это позволит избежать занесения в таблицу компенсаций данных, связанных с проблемами технического обслуживания.
Затем используйте контрольный образец, содержащий внешний квадрат или прямоугольник, как минимум одно отверстие и элемент, аналогичный серийной детали. Включайте мелкие элементы только в том случае, если они действительно являются частью задания. Размер очень мелких отверстий может ограничиваться толщиной, количеством вносимой тепла и технологической стратегией, а не только номинальным значением ширины пропила.
Измерьте охлаждённый образец с помощью подходящего прибора. Не полагайтесь на результаты одного измерения в одной точке. Проверьте один и тот же параметр по обеим осям и, если допуск узкий, измерьте более одного образца. Затем измените только то значение, которое связано с обнаруженной погрешностью.
Если компенсация может применяться как в программном обеспечении CAM, так и в системе ЧПУ, следует выбрать одного ответственного за настройку. Применение полного смещения в обоих местах может привести к удвоению корректировки. Необходимо зафиксировать, где хранится это значение, чтобы программист и оператор не произвели неосознанно двойную компенсацию одного и того же контура.
Распространенные ошибки при компенсации при лазерной резке
Наиболее дорогостоящие ошибки при выплате компенсаций, как правило, носят процедурный, а не математический характер.
Использование одного значения ширины пропила для всех материалов
Одно глобальное значение удобно в управлении, но, как правило, неверно. Ширина пропила зависит от технологической рецептуры. Создавайте отдельные записи с учетом материала, толщины, газа, сопла и уровня качества.
Отмена компенсации «внутри» и «снаружи»
Неправильное направление усугубляет погрешность размеров. Перед запуском программы проверьте направление резания и просмотрите предварительный просмотр скорректированной траектории, особенно после импорта геометрии из другой системы CAM.
Компенсация низкого качества реза
Окис, конусность, изменение цвета, неполная резка и нестабильное пробивание — это в первую очередь не проблемы, связанные с отклонениями от номинальных размеров. Сначала необходимо отладить технологический процесс. Полезным диагностическим контрольным списком служит статья по теме Распространённые ошибки при лазерной резке.
Игнорирование состояния режущей головки
Загрязненное защитное стекло, поврежденное сопло, неточное центрирование или нестабильный сигнал высоты могут повлиять на ход реза и привести к отклонениям в результатах измерений. Следуйте задокументированной Порядок очистки головки лазерной резки прежде чем неоднократно изменять смещения.
Редактирование чертежа для устранения неисправности в работе станка
Изменение номинальных размеров в CAD нарушает прослеживаемость и создает проблемы при переносе файла на другой компьютер. Сохраняйте чертеж в соответствии с замыслом проектировщика и применяйте технологические поправки в утвержденном CAM-модуле или на уровне управления.
Устранение неполадок, связанных с точностью лазерной резки, по характеру ошибок
Характер ошибки подсказывает, на что следует обратить внимание. Постоянное смещение величины по обеим осям указывает на необходимость компенсации пропила. Разница между значениями по осям X и Y свидетельствует о необходимости калибровки осей, проверки перпендикулярности или пересмотра метода измерения. Ошибка, увеличивающаяся по всей рабочей зоне, указывает на проблемы с геометрией или термические эффекты. Случайный дрейф требует проверки расходных материалов, подачи газа, плоскостности материала, датчиков высоты или зажимного устройства.
Перед изменением размера вознаграждения следуйте следующему порядку действий:
- Уточните чертеж, единицы измерения, масштаб и версию программы.
- Проверьте состояние сопла, центрирование луча, оптику и датчик высоты.
- Убедитесь в правильности состава материала и обеспечьте подачу газа.
- Вырежьте повторяющийся купон и дайте ему остыть.
- Измерьте внешние и внутренние размеры по обеим осям.
- Измените одну из переменных компенсации и повторите тест.
Если результаты не повторяются, прекратите настройку смещений. В первую очередь необходимо устранить проблему, связанную с техническим обслуживанием или калибровкой. Стандартизированный Процесс технического обслуживания станка для лазерной резки помогает отделить дрейф процесса от фактического смещения размеров.
Компенсация погрешностей при лазерной резке для обеспечения качества продукции
Правильная компенсация позволяет сократить объем излишней доработки деталей с целью корректировки размеров и способствует обеспечению точности посадки деталей, вырезанных лазером, при последующих операциях гибки, сварки, нарезания резьбы или сборки. Максимальный эффект достигается в том случае, если на производстве ведется контроль за историей изменений и условиями измерений. Незадокументированное смещение, введенное во время ночной смены, может нанести такой же ущерб, как и полное отсутствие смещения.
Для запуска в серийное производство определите, кто имеет право вносить изменения в расчет вознаграждения, максимальный допустимый размер изменения без эскалации, а также порядок утверждения результата. Сохраните принятое значение вместе с технологической рецептурой. Если новый термический цикл, поставщик, состояние поверхности, источник газа или сопло влияют на результаты резки, повторите испытание купона, а не исходите из того, что прежнее значение по-прежнему актуально.
Вопрос компенсации также следует учитывать при приемочных испытаниях оборудования. Покупатели, сравнивающие станок для резки волоконным лазером необходимо предоставить типовые файлы DXF, марки материалов, толщину, допуски и требования к контролю качества. Блестящий образец, вырезанный из легкообрабатываемого материала, мало что говорит о том, способен ли станок соблюдать габариты, имеющие значение в повседневном производстве.
Заключение
Компенсация лазерной резки наиболее эффективна в качестве заключительной корректировки в рамках контролируемого технологического процесса. Необходимо стабилизировать процесс резки, провести измерения на репрезентативном образце, определить, связана ли погрешность с шириной пропила, фокусировкой, высотой, положением трубы или геометрией станка, и отрегулировать только ту функцию, которая отвечает за данную погрешность. Номинальный чертеж следует оставлять без изменений, а для каждого материала и толщины следует вести отдельные, отслеживаемые рецепты.
Если у вас есть чертежи деталей и вы не уверены, какие значения следует учитывать в CAM, на ЧПУ или при калибровке станка, отправьте чертежи, перечень материалов, диапазон толщин, требования к допускам и результаты измерений образцов технической службе SENFENG. Полезным ответом станет план испытаний и измерений, а не приблизительное смещение, основанное на догадках.
Часто задаваемые вопросы
Что такое компенсация при лазерной резке?
Компенсация при лазерной резке — это смещение или настройка системы управления, используемая для корректировки расхождения между запрограммированной геометрией и результатом резки. Наиболее распространённым видом компенсации является компенсация ширины пропила.
Как рассчитывается компенсация лазерного прореза?
Измерьте фактическую ширину пропила или погрешность готового элемента на контрольном образце. Траектория резания, как правило, смещена примерно на половину ширины пропила, причем направление для внешних и внутренних контуров задается отдельно.
Почему детали, вырезанные лазером, по-прежнему имеют неверные размеры даже после компенсации?
Рез может оказаться нестабильным, смещение может быть применено дважды, либо погрешность может быть связана с фокусировкой, определением высоты, геометрией осей, нагревом, смещением материала или процессом измерения, а не с шириной пропила.
Следует ли настраивать компенсацию пропила в CAM-программе или в контроллере ЧПУ?
Оба варианта подходят, если оборудование их поддерживает, но полное значение должно быть зафиксировано только в одной из систем. Применение компенсации как в CAM, так и в контроллере может привести к удвоению смещения.
Как часто следует проверять компенсацию при лазерной резке?
Проверяйте это при изменении материала, толщины, газа, сопла, фокуса или настроек процесса, а также в тех случаях, когда при проверке первой детали обнаруживается повторяющееся отклонение размеров.
