关键字：船舶舾装；激光切割机；数控系统
前言：传统的激光切割机存在体型庞大、数控设备分离、无法满足现场用量、缺乏配套设施等问题，这类问题往往会直接影响产品的切割精度，大量人力物力浪费也往往因此催生，而为了尽可能改变这一现状，正是本文围绕船舶舾装数控激光切割机关键技术开展具体研究的原因所在。
1.船舶舾装激光切割机应用中面临的问题
1.1仅能完成简单切割任务
在笔者的实际调研中发现，虽然近年来我国在激光切割机领域实现了较为长足的进步，但大多数船舶舾装激光切割机却只能够完成较为简单的切割任务，无法开展任意形状切割、无法进行相贯线切割的情况极为常见，这类情况的出现主要是源于软件编程规则、机械结构特点影响，无法进行多自由度旋转的激光切割头自然很难开展非标准圆类作业。此外，仅能完成简单切割任务还使得厚度不均的钢板很容易引发激光切割头损伤等问题，这也需要得到业界关注。
1.2易引发零件转角处烧损
之所以现有的激光切割机容易引发零件转角处烧损，主要是由于其在遇到转角时会不可避免的自动降低运行速度，但受控制程序影响这一过程中的切割激光功率不会发生变化，过大的激光功率自然会导致零件转角处烧损问题出现[1]。
1.3容易出现超负载运行
受船舶工厂结构复杂影响，激光切割机很容易在工作中出现行走障碍问题，大型钢板阻挡激光切割机行走导轨便属于其中典型，由此引发的超负载运行很容易引发电机烧毁问题，这不仅会直接影响生产效率，同时引发的不必要经济损失也必须得到关注。
2.船舶舾装数控激光切割机关键技术分析
2.1数控系统优化设计
为解决上文提及的船舶舾装激光切割机应用中面临的问题，近年来学界开展了大量针对性研究，数控系统优化设计便属于其中典型，该设计应用了CAD软件自带的切割代码自动生成功能，由此实现了大尺寸取点精度正确输出、自由变换。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆具体优化设计的开展需首先建立两个相交圆柱面构成空间曲线数学模型，其中的圆柱面可以为相同直径、也可以为不同直径，如设置大管直径D1为150、小管直径D2为70、两管夹角α为60°、取点数为100，由此绘制空间曲线、自动生成数控代码、开展离散点自动补差，即可实现数控系统优化设计，各环节具体内容如下所示：（1）绘制空间曲线。需使用CAD平台负责空间曲线绘制，这一过程需得到编程接口的支持。具体来说，技术人员应通过计算确定图纸绘制需要的参数，并结合计算结果确定三维的点和向量，由此即可最终得出三维点坐标完成空间曲线绘制。（2）自动生成数控代码。代码自动生成流程为“空间曲线参数方程→参数设定和数据处理模块→后置处理NC代码→数控切割”，这一过程的工艺参数、空间曲线几何参数输入应采用图形人机对话方式，由此即可最终得出符合G代码指令图纸数据。（3）开展离散点自动补差。在CAD软件支持下，可开展离散点自动插补，由此可最终实现不同代码自动连续生成，离散点数据会在这一过程中准确融入代码区间[2]。
为解决现有船舶舾装激光切割机使用中易引发的零件转角处烧损问题，学界同样开展了大量相关研究，这一研究通过自动调节激光输出功率有效降低了相关烧毁问题的出现，具体研究思路如下所示：（1）实现前提。使用数控系统软件的“窗口”功能读取切割运行速度，重点关注曲率变化时切割速度变化情况。（2）配置模拟量输出模块。通过模拟量输出模块实现模拟信号输出，并建立“实时速度”、“模拟输出信号”嵌入式程序，由此即可经数控系统实现激光输出功率的实时控制。
2.2外力过载保护器
为解决船舶工厂结构复杂引发的激光切割机超负载运行问题，学界围绕外力过载保护器开展的研究应得到关注，这一研究的具体思路如下所示：（1）功能设计。为解决激光切割机超负载运行问题，选择了合金记忆弹簧技术，该技术在应用中可保证激光切割机在运行过程中实现供电电源的自动切断，行走切割遇到障碍时的风险自然得以降到最低。（2）结构设计。围绕船舶舾装数控激光切割机开展的外力过载保护器主要由9部分组成，即定位块、侧板、接线柱、金属导线、信号接线柱、底板、金属固定块、金属弹片、合金记忆弹簧，其中合金记忆弹簧一端固定在定位块上，定位块则固定于底板上方。为更好满足数控激光切割机安全运行需要，将侧板接线柱与金属导线焊接在一起的设计，并保留了金属弹片与金属固定块之间的间隙，该间隙为1～2mm。为赋予合金记忆弹簧自动切断供电电源能力，采用了在其空腔内安置“S”形分布金属导线的设计，同时将其形变温度设置为49℃～52℃，由此即可实现外力过载保护器的供电电源自动切断功能。
2.3创新分析
结合数控系统优化设计、外力过载保护器涉及的关键技术不难发现，这类关键技术的应用能够较好解决现阶段我国船舶舾装数控激光切割机在使用中面临的诸多问题，由此实现的作业方式多变灵活化、电机安全的有效保护，为激光切割机的长时间、安全、稳定运行提供了有力支持。此外，上述技术实现的切割设备、软件系统分离有效降低了激光切割机的使用难度，小型船厂的发展需要可更好得到满足。
结论：综上所述，船舶舾装数控激光切割机关键技术具备较高的推广价值。而在此基础上，研究涉及的数控系统优化设计、外力过载保护器、创新分析等内容，则证明了研究具备的实践价值。因此，在船舶舾装数控激光切割机相关的理论研究和实践探索中，本文内容可发挥一定参考作用。
参考文献：
[1]陆鹤. PZT驱动式激光切割机焦点控制系统研究[D].沈阳工业大学,2017.
[2]王争如,张清萍,王成.激光切割机机身有限元分析及实验研究[J].锻压装备与制造技术,2014,49(03):44-47.
论文作者:江陆琳 丁奎
论文发表刊物:《科技中国》2018年3期
论文发表时间:2018/8/6
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