隨著近幾年激光設(shè)備的普及，國內(nèi)市場(chǎng)已經(jīng)從“我要激光”發(fā)展到“為什么要激光”的階段。如何讓激光切割速度更快精度更高就是其中一個(gè)永恒的課題。本文通過對(duì)高速飛行加工的探討，介紹了FANUC作為激光器與系統(tǒng)集成供應(yīng)商，在這方面先進(jìn)的解決方案與思路。

1、高速飛行機(jī)理

1）控制原理：

傳統(tǒng)控制方法如圖一所示，CNC程序經(jīng)預(yù)處理以后，激光功率輸出指令與伺服指令分為相互獨(dú)立的兩路，分別進(jìn)行控制。這樣的結(jié)果是，在插補(bǔ)程序段執(zhí)行過程中，如果要穿插激光功率控制，時(shí)序上就會(huì)不可控。FANUC 激光系統(tǒng)如圖二所示，增加了插補(bǔ)和激光功率控制之間的雙向通信，使得激光功率可以跟插補(bǔ)周期同步控制。如此，在插補(bǔ)程序段中穿插激光功率控制成為現(xiàn)實(shí)。

2）指令傳輸：

僅僅做到激光功率控制跟插補(bǔ)周期同步，還不足以實(shí)現(xiàn)高速飛行。傳統(tǒng)方法因使用I/O控制激光器（如圖一），指令傳輸速度慢。低速飛行加工（≤3m/min）尚可達(dá)成，高速加工場(chǎng)合，會(huì)因?yàn)楣馐_關(guān)響應(yīng)延遲，引起較大的位置偏差。以切割速度30m/min，數(shù)據(jù)傳輸周期2ms計(jì)算，最大會(huì)引起的位置偏差：

△E=30m/min×2ms=1mm

不僅達(dá)不到激光切割精度（≤0.1mm）,甚至可能造成切割線段不合縫，切割廢料不能自行脫落。不僅沒有提高效率，反而增加了后道工序。所以，要想順利進(jìn)行高速飛行控制，比較可行性的方法是實(shí)現(xiàn)激光指令的高速傳輸及激光器光閘的高速響應(yīng)。

FANUC產(chǎn)品使用光纖傳輸相關(guān)激光數(shù)據(jù)，縮短了傳輸周期（ms提升至us級(jí)，F(xiàn)ANUC專利技術(shù)），并采用了高速響應(yīng)的電子光閘，極大提升了高速切割的精確度。圖三所示，兩種傳輸周期條件下，實(shí)際切割的樣件對(duì)比可以印證：2ms傳輸周期條件下，在切割直線線段相交點(diǎn)處（②與③），位置偏差很大，而傳輸周期提升至us級(jí)后，已無明顯偏差。至此，我們才真正實(shí)現(xiàn)了高速飛行控制。

2、高速飛行加工樣例

飛行加工包括高速飛行加工和低速飛行加工，他們的工藝?yán)砟钍且粯拥模涸诩庸み^程中，以連貫線為主，盡量避免出現(xiàn)拐角軌跡，進(jìn)而減少加減速的次數(shù)，提高加工效率。下面根據(jù)高速飛行切割與高速飛行打標(biāo)樣例的加工軌跡，簡(jiǎn)單介紹飛行加工的應(yīng)用方法。

1）高速飛行切割  

圖四所示零件有大量的規(guī)整方孔，橫向7排，縱向7列，共49個(gè)。按傳統(tǒng)方法，需要對(duì)每個(gè)方孔單獨(dú)切割，在每個(gè)拐角都需要加減速，耗時(shí)較長(zhǎng)。按一個(gè)方孔4次加減速算，共需要196次。采用飛行加工，軌跡可以改成縱向14條和橫向14條直線線段，加減速減少到28次，大大減少了加工耗時(shí)。

圖五(右)所示，飛行切割進(jìn)給過程中，速度保持恒定，通過控制光束的開關(guān)，分別達(dá)到切割與快移的目的。圖五（左）所示V-T曲線可見，因?yàn)橐蚤L(zhǎng)直線線段代替了拐角軌跡，無需加減速，所以保證了恒定高速切割。

2）高速飛行打標(biāo)

圖六所示為高速飛行打標(biāo)樣例，在高速飛行加工應(yīng)用中比較有代表性。加工的要求是在不銹鋼板材上進(jìn)行明文打標(biāo)。實(shí)際加工過程中，整個(gè)圖形被分成N條直線線段，每條線段均通過飛行加工的方法來實(shí)現(xiàn)高速打標(biāo)。因?yàn)榧す庵噶畹母咚賯鬏敿凹す馄鞴忾l的高速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了恒速率穩(wěn)定高精打標(biāo)。

3、飛行加工應(yīng)用

市場(chǎng)上有一種誤區(qū)認(rèn)識(shí)，認(rèn)為飛行控制只能應(yīng)用于特定形狀，比如方形孔或者扇形孔的常規(guī)排列，而實(shí)際上任何形狀的工件均可應(yīng)用飛行控制方法。在加工過程中，我們需要靈活掌握。下面介紹了幾種典型的應(yīng)用場(chǎng)合，以供參考。

4、結(jié)束語：

高可靠性、高效率的激光設(shè)備能給企業(yè)帶來競(jìng)爭(zhēng)力，而激光設(shè)備的高可靠性、高效率不僅來源于激光器、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及激光頭這樣的核心部件，更來源于這幾項(xiàng)技術(shù)的完美匹配。FANUC一體化提供激光器、控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在這方面具有先進(jìn)、獨(dú)到、成熟的集成經(jīng)驗(yàn)。也正是得益于三者的無縫結(jié)合，才展現(xiàn)出如此“飛”的藝術(shù)。