在全球的制造機構中，多軸聯動激光切割機的應用正變得日益普遍。這些長期以來應用于航空與汽車工程領域的復雜的多功能機床，正在成為許多中小型精密與合同工場的標準設備。 這種高生產力設備的應用大致可分為兩個不同的領域：比如應用于在受壓或拉延3D部件上切割孔，或在透平機部件上激光鉆孔的機床，以及那些特別設計用于切割管道部件——圓管或非圓管部分、非線性管道及預成型管道等部件的機床。許多模型還擁有二次旋轉軸附件，能夠對加工期間需要旋轉移動的部件進行加工。 最近的機床技術發展要求這兩種程序能夠完全轉換，采用3D 五軸切割，視需求插入“管道模式”切割操作，在微型部件的制造應用中，比如那些醫療設備制造的應用中正在采用占地面積小的機床。 快速移動設備 由于“自由度”、損害的可能性、代價巨大的碰撞以及對激光光路精度的要求，這些硬件都需要進行大量的編程及控制。 近年來，CAM軟件在這些技術方面已取得了快速的進展。例如，Camtek 公司的PEPS SolidCut套件正在減輕世界各地的許多編程人員及生產經理的工作負擔，顯著提高了生產力，節約了大量時間。這種解決方案由3D/三 — 五軸程序及三 — 六軸管道加工應用兩種模塊組成。 全球成功應用多軸程序的幾個實例說明了各公司所獲得的好處。 位于英國艾塞克斯（Essex）郡巴西爾登(Basildon)的Ilford Engineering公司是汽車工業高精度部件的供應商，因Lotus與McLaren等公司需要更為復雜的部件，該公司安裝了一臺Prima Rapido 五軸激光切割機。該公司以前曾經將此類工作分包出去。因功能及價格原因，該公司所選擇的激光軟件CAD/CAM系統是PEPS SolidCut。該軟件具有許多益處，其中一項是模擬功能的改進。首席編程員Rob Blackwell指出這一特點領先于他在其它地方測試的軟件，他指出，該版本甚至能夠顯示應用中的加料管道。采用PEPS SolidCut程序的 Rapido激光切割機，大大增加了Ilford (www.ilfordengineering.co.uk)公司內部能夠制造的零件類型（圖1）。 在世界另一端的澳大利亞墨爾本，成立15年、擁有40名員工的激光加工代工中心Laser 3D公司，運行著13臺由辛辛那提的Laser Lab (8)與TRUMPF (4)提供的激光切割系統。該公司供應成型的金屬部件及塑料部件，主要供給汽車工業的客戶，如福特、豐田及通用汽車霍頓公司（圖2）。工件在兩個車間中生產，使公司能夠提供范圍廣泛的激光切割與焊接服務。為了滿足日益增加的金屬切割要求，Laser 3D公司擴大了激光切割機組，因此，公司必須更為高效地處理編程問題。總經理Brian Finn稱：“我們正在尋找可能的方式，改進我們的五軸切割設備的響應時間及精度”。例如，在LaserLab系統上的初始編程是通過示教方式，夾具的生產緩慢，程序不是很準確，因此浪費了加工時間。該公司購買了PEPS SolidCut激光軟件，用于LaserLab 及TRUMPF機床，除獲得其它好處外，還節約了大量設計與制造夾具的時間（達到80%），設置時間比手動示教方式縮短了50%，精度也得到了提高。 Laser 3D公司計劃擴大其現有的工廠。Finn說：“我們的TRUMPF激光單元，三臺LaserLab 五軸Pentacon機床及其它設備，與PEPS SolidCut激光軟件一起，使我們能夠滿足苛刻的交貨限期。因切割是直接采用設計數據，實際上消除了人為誤差因素，因此，我們能夠生產更高精度的成品。 在歐洲，Ferral Systems B.V.（位于荷蘭的Monster）公司已成立六年，擁有27名員工，是主要生產用于溫室產業的鋼鋁構件。兩年前，它從Balliu購買了當時世界上最長的激光管道切割機。該LTC 13000管道切割機能夠切割13米長的管道；因為這些管道是在13米長的卡車上輸送的，因此這點很重要（圖3）。Camtek與Balliu密切合作，為PEPS SolidCut激光管道切割系統提供支持。 圖3在評論采用PEPS的優點時，主程序員Guido Hofstede說：“各種特點，諸如對角切割，使我們能夠直線切割管道，且仍能在切割角下放一塊板。”該公司生產的許多構件需要將各種部件焊接到一起，因此新產品采用SolidCut Laser設計，使各個部件能夠就地嵌入與擰入，因此，各部件更易于包裝和運輸給客戶，損壞更少，而客戶能夠更容易地組裝各部件。而且，在激光方面的生產時間僅需增加4-5分鐘，與之相比，手動焊接需要20分鐘。Hofstede說：“客戶喜歡這種無焊接概念，有些客戶甚至投資購買特殊的工具，以適應我們的新設計，使工作速度更快。” Ferral Systems (www.ferralsystems.nl)公司分兩班以90%的負荷運行激光切割機，在12個月內，其業務已經增加了30%，因此，公司正在考慮另裝一臺激光切割機。 切割部件 對用戶來說，在SolidCut Laser內生成一個復雜的多軸激光光路很簡單。該系統可以自動使用或交互應用。特征尋找工具可以快速確定待加工區域；用戶控制合適的切割技術，應用于任何切邊切割。 對部件表面的切割頭方向可以設定默認值，然后再根據需要改變。各種選項包括“表面法線”、固定角及“跟隨面（follow face）”。在任意位置的任意切割，用戶能夠引入“變點”，在此點可改變方向或技術。 管道部件成套設施能夠用于準備采用同一材料來生產的不同數量部件的部件程序。三軸管道制造設備設置無法達到制造稍微復雜一點的管道所需要的角度。這樣的例子有斜管端或以一定角度穿過管壁的孔，與之相反的是與管道表面垂直。對SolidCut用戶來說，最大的好處是創建幾何結構的能力，這樣，所得到的幾何結構可在三軸設備上加工。 最后 對于任何CAM操作的CAM系統最重要的產品，就是運行該機器的編碼。該編碼必須以高標準產生且達到技術性的準確度。對各種特點，比如機床控制器上的孔與槽循環數的支持必須得到保證。例如，給人深刻印象的是，SolidCut Laser產品可為當今使用的所有機床提供大量經過證明的后加工解決方案。 Terry Antrobus ([email protected]), Camtek (www.peps.com)公司銷售總監及市場總監。