摘（zhāi） 要：激光切割（gē）機（jī）床在切割板材時不同的聚焦鏡焦點位置對穿孔（kǒng）和切（qiē）割效果有較大影響，因此需要頻繁調整聚焦鏡的焦點位置來實現板材加工（gōng）中快速穿孔和切（qiē）割。如果進行手動焦點調整，則操作（zuò）繁瑣，而且（qiě）影響效率。變形鏡的曲率變化可以使激光光束在傳（chuán）導至聚焦鏡時焦點隨之變化，因此可（kě）以將變形鏡應用在激光機床（chuáng）上作為自動調（diào）整焦點裝置，從（cóng）
而提升機床使用效率。
 
     關鍵（jiàn）詞：變形鏡；焦點；激光機床
 
     0 、引 言
 
     激光（guāng）切割機在板材加工中的應用越來越廣泛，但由於早期機床技（jì）術薄弱，機床功能不太（tài）完善，僅（jǐn）僅能夠勉強滿足（zú）使（shǐ）用（yòng）。而目前激光（guāng）技術發展突飛猛進，機床原有功能已不能適應當前需要（yào），如果能在相關功能上進（jìn）行改造（zào），可以提高機床性能，在花費（fèi）盡可能少的情況（kuàng）下（xià）就（jiù）可以滿足客戶的（de）需要。某公司欲（yù）對早期購買的（de）數控激光切割機在提高機（jī）床加工效率上進行相關（guān）改進。
 
      1 、背景技術
  
      該 機 床 為 2008 年的激光切割機，該機床采用FANUC CO2 的 4 kW 激光器，數控係統（tǒng）為 FANUC 18iL。通過（guò）對該機床的結構、性能、精度等進行全麵分析，我
們發現機床（chuáng）性能良好，切割速度快，工（gōng）件的切割斷麵光潔。但是切割頭的焦點調整為手動調（diào）整，比較繁（fán）瑣和費時；同時機床在加工 6 mm 厚以上的碳鋼板材（cái），穿孔時間（jiān）
過長，嚴重影響了機床的加工效率。因（yīn）此僅需縮短機床切割（gē）時的穿孔時間和焦點（diǎn）自動調整改進就可以提（tí）高機床整個加工效率。
 
     2 、設計（jì）原理
   
     由 於 激 光 切割機床 在 切 割 板（bǎn）材（cái）時 不（bú） 同的 聚 焦（jiāo）鏡焦點 位 置 對 穿孔和（hé） 切 割 效果 有較大影響，因此需（xū）要頻 繁 調 整（zhěng） 聚焦鏡的焦點位置。早期機 床（chuáng） 一 般 采 用的是（shì）通（tōng） 過 手 動 調（diào）整切割頭焦點，如圖 1。
  
  
     
 

      在切割（gē）碳鋼板材（cái）時，切割時焦（jiāo）點在板材表麵左右，而實際上穿（chuān）孔時焦點在板材下則更易穿透，如果通過采用變形鏡能自動調節焦點位置，就可（kě）以使穿孔時間大大縮短，提高碳鋼穿孔的加工效率，如圖 2。
  
      
  
      同時在加工不鏽鋼（gāng）材料（liào）時，以前隨著板厚不同而頻繁手動調節切割頭焦點（diǎn），通過采用變（biàn）型鏡可以（yǐ）自動（dòng）控製聚焦鏡焦點（diǎn）位置，也就提高了（le）不鏽鋼材料的加（jiā）工效率。
 
      因此可以通過采（cǎi）用 0~10 V 模擬量電壓控製比例閥的氣壓使變形鏡的曲率變化，從而使聚焦鏡（jìng）的焦點隨之變化。
 
      3 、線路整改
 
      在（zài） FANUC 18i-LB 係統（tǒng）上增（zēng）加變形鏡穿孔功（gōng）能需增加一個（gè）端子（zǐ）型 I/O 模塊基本模塊和擴展模塊 E，具體的線路整改詳見圖 3。
  
      
  
      4、 PLC 軟件設（shè）計、變形鏡的（de）設定及子程序（xù）
 
      根據設計要求，我們將（jiāng）控製（zhì）地址按如下定義：
 
      X40:2001/8
      Y40:2001/4
      通過對（duì）宏變量數值的設定來改變變形鏡的曲（qǔ）率，從而達到調節（jiē）焦點的目的：
      #530 當前變形鏡（jìng）數值（zhí）
      #531 第一次（cì）變焦時變形鏡數值 推薦數值：1.0
      #532 第二次變焦時變形鏡數值 推薦數值：1.2
      #533 第三次變焦時（shí）變形鏡數值 推薦數值=#534
      #534 切割（gē）時變形鏡數值 具體（tǐ）焦點數值
   
                  表1 焦點（diǎn）位置及宏數值對應關係
  
     

      宏參數 #530=0.67 是焦點為 0，宏參數+0.08 焦點（diǎn）位（wèi）置向下移動約 1 mm，宏參數-0.08 焦（jiāo）點位置向上移動 1 mm。
 
      5、 改造效果
 
      當我們對機床的硬件和軟件進行改造後，在穿孔效率上提高明顯，表 2 為（wéi）改造前後的時間對比。
 
               表 2 改造前後的時間對比
      
     
  
      6、 結 語
 
     此次改造，通過在已有舊機床局部進行了改進，用戶僅僅（jǐn）花了較少的費用（yòng），機床使用（yòng）效率（lǜ）卻得到很大的提升，取得了很好（hǎo）的經濟效益。