激光切割設(shè)備是以激光為切割加工能量的設(shè)備，可以采用多種機(jī)械結(jié)構(gòu)形式。每種機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，均有其優(yōu)缺點(diǎn)，并決定了相應(yīng)的光路 形式。
一、 光路
激光束從激光器出光口射出，經(jīng)傳輸介質(zhì)，最終到達(dá)靶材，其間所經(jīng)過(guò)的路徑（軌跡）稱為光路。所謂靶材即目標(biāo)材料。在激光切割設(shè)備中，靶材即工件。根據(jù)光路在加工過(guò)程中是靜止的還是運(yùn)動(dòng)的，分為固定光路、飛行光路、混合光路。
1.飛行光路
飛行光路是指光路在加工過(guò)程中，光路在X、Y兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，工件固定不動(dòng)的一種光路結(jié)構(gòu)。懸臂式結(jié)構(gòu)、移動(dòng)龍門式結(jié)構(gòu)、懸掛龍門式結(jié)構(gòu)的機(jī)器的光路是飛行光路。
2.固定光路
飛行光路是指光路在加工過(guò)程中，光路固定不動(dòng)，而工件在X、Y兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的一種光路結(jié)構(gòu)。
3.混合光路
混合光路是指光路在加工過(guò)程中，光路一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，工件在另一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的一種光路結(jié)構(gòu)。固定龍門式結(jié)構(gòu)的機(jī)器的光路是混合光路。
二、 激光切割設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式
機(jī)械結(jié)構(gòu)形式指機(jī)器設(shè)備的主體部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)所具有的特點(diǎn)。如懸臂式、龍門式等。
1.懸臂式結(jié)構(gòu)
如圖1所示，有一橫梁，其一端懸空，一端通過(guò)直線導(dǎo)軌，聯(lián)結(jié)于機(jī)器的底座上，并被驅(qū)動(dòng)。具有這種特點(diǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，為懸臂式結(jié)構(gòu)。機(jī)器的Y軸（也可能是其他軸）和Z軸安裝于懸臂梁上。整個(gè)懸臂梁沿底座上的X軸運(yùn)動(dòng)，Z軸可沿垂直于X軸的Y軸運(yùn)動(dòng)。這種機(jī)器的光路是飛行光路。
圖 1 懸臂式結(jié)構(gòu)
顯而易見(jiàn)，懸臂式結(jié)構(gòu)的激光切割機(jī)，三個(gè)方向都呈開(kāi)放狀態(tài)，具有以下特點(diǎn)：
1) 接近性良好，上下料方便；
2) 如采取相應(yīng)措施，可加工超出機(jī)器行程的大尺寸板材；
3) 可柔性配置的切割工作臺(tái)與主機(jī)分離，裝卸料的沖擊及震動(dòng)不會(huì)傳遞到主機(jī)；
4) 工作臺(tái)受熱變形不會(huì)影響位于切割區(qū)域外的有嚴(yán)密防護(hù)的精密傳動(dòng)部件（齒輪齒條、絲杠、導(dǎo)軌），可長(zhǎng)期穩(wěn)定保持高精度；
5) 便于選配集成焊接、切管等功能；
6) 工作臺(tái)固定不動(dòng)，可切割較大重量的工件。
因此，這種結(jié)構(gòu)的機(jī)器最受用戶青睞，在各廠家產(chǎn)品中所占比重最大。
圖 2 團(tuán)結(jié)普瑞瑪?shù)腟LCF-X1530激光切割機(jī)
2.龍門式結(jié)構(gòu)
如圖3，機(jī)器設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)如同門架，這種結(jié)構(gòu)稱為龍門式結(jié)構(gòu)。根據(jù)龍門架是否移動(dòng)以及其他特點(diǎn)，又分為固定龍門式結(jié)構(gòu)、移動(dòng)龍門式結(jié)構(gòu)、懸掛龍門式結(jié)構(gòu)。
圖 3 龍門式結(jié)構(gòu)
3.固定龍門式結(jié)構(gòu)
龍門式結(jié)構(gòu)中龍門架固定、工作臺(tái)移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，稱為固定龍門式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是我國(guó)第一臺(tái)商品激光切割機(jī)所采用的結(jié)構(gòu)。如圖4。這種機(jī)器的光路是混合光路。
圖 4 固定龍門式結(jié)構(gòu)
圖 5 團(tuán)結(jié)普瑞瑪?shù)墓潭堥T式激光切割機(jī)
固定龍門式結(jié)構(gòu)光路簡(jiǎn)單，維護(hù)調(diào)整方便。但是，這種結(jié)構(gòu)的機(jī)器，工作臺(tái)需要在一個(gè)方向移動(dòng)，所以負(fù)載較重，不宜切割重量較大的工件。
4.移動(dòng)龍門式結(jié)構(gòu)
龍門式結(jié)構(gòu)中龍門架移動(dòng)、工作臺(tái)固定的結(jié)構(gòu)，稱為移動(dòng)龍門式結(jié)構(gòu)，業(yè)界經(jīng)常稱之為落地龍門式結(jié)構(gòu)。如圖6。這種機(jī)器的光路是飛行光路。
圖 6 移動(dòng)龍門式結(jié)構(gòu)
落地龍門梁兩端通常分別固定安裝一電機(jī)，兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)龍門梁同向同步運(yùn)動(dòng)。
團(tuán)結(jié)普瑞瑪SLCF-L1530F3是典型的落地龍門式結(jié)構(gòu)。
圖 7團(tuán)結(jié)普瑞瑪SLCF-L1530F3激光切割機(jī)
5.懸掛龍門式結(jié)構(gòu)
懸掛龍門式結(jié)構(gòu)是一種特殊的龍門式結(jié)構(gòu)。一梁懸掛于龍門架上，并沿龍門架跨梁運(yùn)動(dòng)。如圖8。這種機(jī)器的光路是飛行光路。
圖 8 懸掛龍門式結(jié)構(gòu)
上海團(tuán)結(jié)普瑞激光設(shè)備有限公司的SLCF-L系列、蘇州領(lǐng)創(chuàng)激光科技有限公司的Lead β系列是典型的懸掛龍門式結(jié)構(gòu)。
圖 9 團(tuán)結(jié)普瑞瑪?shù)腟LCF-L2040激光切割機(jī)
懸掛龍門式結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：
1) 具有與懸臂式結(jié)構(gòu)一樣的接近性；
2) 工作臺(tái)受熱變形不會(huì)影響位于切割區(qū)域外的有嚴(yán)密防護(hù)的精密傳動(dòng)部件（齒輪齒條、絲杠、導(dǎo)軌），可長(zhǎng)期穩(wěn)定保持高精度；
3) 工作臺(tái)固定不動(dòng)，可切割較大重量的工件。
4) 造價(jià)較懸臂式結(jié)構(gòu)高。
6.其他結(jié)構(gòu)
如下圖所示，此種結(jié)構(gòu)為倒L形結(jié)構(gòu)，切割頭僅作上下運(yùn)動(dòng)。工件放置在雙層工作臺(tái)上。具有以下特點(diǎn)：
1) 固定光路，切割質(zhì)量一致性好；
2) 維護(hù)簡(jiǎn)單；
3) 僅可切割較輕的工件。
倒L形結(jié)構(gòu)
三、 激光切割設(shè)備的工作臺(tái)
工件必須放置在工作臺(tái)上，才能進(jìn)行切割加工。工作臺(tái)的尺寸一般與機(jī)器的行程相適應(yīng)，某種意義上，加工范圍、工作臺(tái)尺寸、機(jī)器行程可以認(rèn)為是一致的。例如，機(jī)器的X、Y行程分別為3000、1500mm，則可加工的工件尺寸為3000×1500mm。
1.重定位
當(dāng)小行程機(jī)器要加工雙倍甚至多倍行程的工件時(shí)，需要借助重定位技術(shù)。
如果工件長(zhǎng)度超過(guò)X軸(也可能是其他軸)行程，可使切割臺(tái)在工作臺(tái)底座上按指定的距離移動(dòng)，超出的部分依次進(jìn)入加工區(qū)域，實(shí)現(xiàn)加工長(zhǎng)度對(duì)機(jī)器X軸行程的倍增。工作臺(tái)可以移動(dòng)（實(shí)質(zhì)上是工件移動(dòng)）多次。這種技術(shù)稱為工作臺(tái)重定位。
2.單工作臺(tái)與雙工作臺(tái)
最簡(jiǎn)單的激光切割機(jī)，僅配置一個(gè)工作臺(tái)。上料－切割加工－下料－上料操作，只能線性順序進(jìn)行，效率不夠高。
配置雙工作臺(tái)后，一個(gè)工作臺(tái)用于切割加工（工作臺(tái)處于切割區(qū)域時(shí)稱為切割工位），另一個(gè)工作臺(tái)用于上、下料（工作臺(tái)處于上下料位置時(shí)，稱為上下料工位），加工和上下料可并行操作，提高機(jī)床的利用率。
兩個(gè)工作臺(tái)的交換（兩個(gè)工作臺(tái)位置互換：一個(gè)工作臺(tái)從切割工位退出到上下料工位，而另一個(gè)工作臺(tái)從上下料工位進(jìn)入切割工位）需要一整套復(fù)雜的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)兩個(gè)工作臺(tái)在交換過(guò)程中，高度是否發(fā)生升降，可將雙工作臺(tái)分為升降式交換雙工作臺(tái)、平移式交換雙工作臺(tái)。
升降式交換雙工作臺(tái)，根據(jù)升降方式又可分為液壓直接升降、液壓剪叉式升降、機(jī)械曲柄式升降等。機(jī)械曲柄式升降雙工作臺(tái)一般采用偏心齒輪傳動(dòng)方式。
剪叉式升降原理
平移式交換雙工作臺(tái)，位于不同的高度，由鋼絲繩或鏈條直接牽引兩個(gè)工作臺(tái)進(jìn)入或退出切割工位。
平移牽引交換
七、 激光器與切割設(shè)備主機(jī)的布局關(guān)系
激光器與切割設(shè)備主機(jī)的布局關(guān)系，指的是它們之間的空間位置關(guān)系。存在以下幾種布局關(guān)系：
1.一體式
激光器與主機(jī)一體式，激光器架設(shè)于主機(jī)上，向高度方向發(fā)展，占地面積小，但光路較復(fù)雜。多見(jiàn)于進(jìn)口機(jī)器。
2.直線式
激光器與主機(jī)呈直線關(guān)系，如下圖所示。
直線式
直線式關(guān)系，光路最簡(jiǎn)單，但X方向占地較大。如果場(chǎng)地條件允許，應(yīng)優(yōu)先選用這種布局。
直線式布局
3.垂直式
激光器與主機(jī)呈垂直關(guān)系，如下圖所示。
垂直式
垂直式關(guān)系，光路較直線式復(fù)雜（增加一塊反射鏡），Y方向占地較大。
4.平行式
激光器與主機(jī)呈平行關(guān)系，如下圖所示。
平行式
平行式關(guān)系，光路較復(fù)雜（比直線式增加兩塊反射鏡），占地面積較小。應(yīng)盡量避免選擇這種布局。
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