华中科技大学 肖金陵
目前，我国的激光焊接与切割设备在各工业领域得到广泛应用，国内95%以上的激光焊接与切割加工采用国产设备，同时，出口激光设备也越来越多。数控系统是激光焊接与切割设备中的关键部件之一，数控系统除稳定、可靠以外，操作方便，性能好坏也直接影响激光加工效率和加工质量。因此用户对数控系统的要求也越来越高，比如：希望在不增加硬件成本的前提下，成倍地提高加工精度；在点焊加工中，要求焊接时工作台不停，在高速运动过程中实现精确点焊；实现轨迹的匀速高速焊接；在生产线上，实现多工位的逻辑控制；通过CCD图像采集实现工件精确定位与轨迹跟随；很方便对复杂空间轨迹实现示教编程；应用现有的AutoCAD、CorelDRAW等图形软件实现自动编程等等。
摘要：本文根据激光焊接与切割设备厂商对数控系统的要求，介绍了激光加工数控系统中示教编程、摄像定位、自动编程、螺距误差补偿、激光飞行焊接、旋转类零件的高速匀速焊接、逻辑控制以及偏差校正等关节技术。
目前，我国的激光焊接与切割设备在各工业领域得到广泛应用，国内95%以上的激光焊接与切割加工采用国产设备，同时，出口激光设备也越来越多。数控系统是激光焊接与切割设备中的关键部件之一，数控系统除稳定、可靠以外，操作方便，性能好坏也直接影响激光加工效率和加工质量。因此用户对数控系统的要求也越来越高，比如：希望在不增加硬件成本的前提下，成倍地提高加工精度；在点焊加工中，要求焊接时工作台不停，在高速运动过程中实现精确点焊；实现轨迹的匀速高速焊接；在生产线上，实现多工位的逻辑控制；通过CCD图像采集实现工件精确定位与轨迹跟随；很方便对复杂空间轨迹实现示教编程；应用现有的AutoCAD、CorelDRAW等图形软件实现自动编程等等。
一、 数控工作台的螺距误差补偿
有些激光设备对工作台的精度要求很高，比如：一些划片机的加工精度要求达到0.005mm，要求工作台的精度达到0.002mm。而工作台的精度每提高一倍，其加工成本将近高出一倍，用户希望既要成本低，又要精度高，因此，只有在数控系统中通过螺距误差补偿来提高工作台的精度，才能满足用户这一要求，因为用软件补偿误差的成本几乎为零。
螺距误差是丝杆螺距的理论值与实际值之差，可分为线性误差和非线性误差两部分，线性误差随移动距离增大而增大或者减小，误差与丝杆长度成线性关系，而非线性大都成“V”型、“W”型或“S”型。螺距误差补偿方法, 是用数控系统按一定间距控制工作台移动“理论距离”，再用激光测距仪测量各点的实际距离，通过数控软件修正实际移动距离，使之尽可能接近理论值，一般可以补偿80%的误差，如：当工作台精度为0.02mm时，通过螺距误差补偿，精度可以达到0.004mm。通过数控软件补偿工作台误差时，正确的方法非常重要，如果补偿方法不好，补偿效果很不明显，方法恰当时，精度可以提高5倍以上。螺距误差补偿中有两点非常重要：一是要先通过改变步进当量基本消除螺距误差中的线性误差，例：300mm行程的误差可能大于0.1mm，但其中的非线性误差可能只有0.03mm左右。如果不先消除线性误差，补偿后的精度只能达到0.02mm左右。通过改变步进当量消除线性误差后，再进行螺距补偿，精度达到0.006mm，补偿效果十分明显。另一个技巧是要“往返补偿”，即：补偿表中，从0测到300mm，再从300mm测到0，测出正反方向的误差，再填入补偿文件（如表1）。
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