YAG固体激光加工机床控制系统设计

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YAG固体激光加工机床控制系统设计YAG固体激光加工机床控制系统设计
余纬， 李尚政， 张日升
(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所， 四川绵阳 621900)
摘要: 激光切割和焊接具有很多不同于普通切削加工的功能， 与安全和产品质量息息相关。着重阐述实现这些特殊功
能的方式， 介绍激光加工机床控制系统的构建、主要功能部件的控制原理、程序的设计方法和流程。这种控制模式也适用
类似激光加工机床。
关键词: 激光; 焦点; 跟踪; 切割; 焊接
中图分类号: TP273 ; U261
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文献标识码: B

文章编号: 1001- 3881 ( 2010) 24- 083- 3
Design of Control System for the YAG Solid LaserMachi ne Tool
YUW e， i LI Shangzheng ， ZHANG R isheng
( Ch i naA cademy o fEng i neeri ng Physi cs ， M i anyang S ichuan 621900 ， Ch i na)
Abstrac t : Lase r cutting and w e l d havem any f uncti ons that differ fro m the comm on m ach i ne w ork ， v itall y re lated w ith safe ty and
the produc t quality . The rea liza tion modes of t hese spec i a l functi ons we re e laborated . The structure o f the contro l syste m， contro l
pr i nciples o fm a i n functiona l parts ， desi gn me t hod and fl ow o f t he procedurew ere i ntroduced . Th is kind of contro lmode is a lso su i- t
able f o r si m ilar laser m ach i ne too. l
K eywords : Laser ; Fo cus ; Track ; Cutti ng ; W e l d


随着工业激光器技术的不断发展， YAG固体激
光器因具有寿命长、泵浦效率高等诸多优点， 开始得
到广泛的应用， 但通常用于小功率诚。针对千瓦级
大功率固体激光进口机床价格高昂、在国内还是空白
的局面， 作者对 YAG固体激光机床的结构、控制方
式、加工工艺及外围辅助系统进行系统的研究， 开发
CLW-1000型 YAG固体激光加工机床。
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YAG激光加工机床的结构及控制系统应具备的
功能
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结构特点
CLW-1000型 YAG固体激光加工机床采用铣式工
作台移动式加工机， 为全封闭式悬臂固定结构， 主要
用于金属零件的焊接， 兼顾切割功能。
基逮由床身底座、立柱、悬臂构成。床身底座
为通用十字滑台， 形成机床的 x、y 坐标轴， 上面支
承矩形工作台和转台， 转台为A旋转轴， 因切割需要
配有拆卸式针板工作台; 悬臂上设置-条垂直方向的
导轨， 支承着滑座在垂直方向的运动， 滑座上安装激
光切割头或焊接头， 可灵活更换; 激光器控制系统外
置， 其定置在立柱上; 另配备有氮气、氧气、压缩空
气气路和排烟除尘设备。
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控制系统应具备的功能
但极限切割速度快， 对加减速等动态性能要求较高，
基本符合轻载高速的特点， 除了对各坐标轴进行伺服
控制以外， 还要对激光器、气路等功能部件和外部设
备进行控制， 因此对控制系统的要求除应具备通用数
控机床 4轴插补、路径图形模拟、回零点、行程限
位、报警显示等各种基本功能以外， 还要具备第二增
益切换、激光焦点自动跟踪、激光器输出功率调节、
选择激光输出波形、选择脉冲组、切割和焊接气体的
气路控制及监测、激光器控制、切割回退、OE M 屏
幕定制等激光加工的-些特有功能。
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控制系统的构建
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数控系统的选择及配置
作为激光加工机数控系统选型的主要依据， 作者
对国内外激光加工机床厂家同档次配置的数控系统的
主要功能、报价、产品可靠性、技术服务、市场认同
等方面进行综合考量。由于激光切割和焊接气路需要
多路模拟量输入和输出控制， 而 FAGOR 8055系统是
西班牙发格公司开发的中高档数控系统， 对 CNC变
量、CNC参数、PLC变量、PLC参数、用户个性化屏
幕显示等具有非常强的开放性， 极方便进行 NC程序
和 PLC程序双向的实时读写修改， 非常便于进行二
次开发， 独有其他厂家数控系统不具备的多次切割回