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1、工艺培训部 2013年06月,大功率激光切割机,光纤系列培训教程,第一讲,安全说明及预防措施,目录,第二讲,环境知识,第三讲,产品结构及工作原理,第四讲,激光切割的基本知识,第五讲,切割软件,第六讲,设备操作说明,第七讲,程序及说明,第八讲,常用操作,第九讲,工艺参数和机床设置,第十讲,切割工艺,第十一讲,操作指南,第一讲,安全说明及预防措施,安全说明及预防措施,1.1综述 在操作机床和进行日常维护保养之前，操作人员必须接受正规的培训，同时仔细阅读机床说明书，以对机床 安全措施和要求有所了解，并遵守相关的安全预防措施。 1.2机器涉及的安全标准 激光加工设备和操作均应遵照GB7247-87激光
2、产品辐射安全、设备分类、要求和用户指南及GB10320-88激光 设备和设施的电气安全两个国家标准执行。 1.3安全管理的警告 1. 指定安全管理员，确定其职责范围，并对激光加工机床操作者进行安全操作培训及安全防护教育。 2. 指定激光安全管理区域，在管理区域的出入口设立警告牌，内容包括：激光加工机床的功率、激光种类、禁止非操作人员进入，注意保护眼睛，标明安全管理者姓名等。 3. 激光加工机床的操作者或在激光加工机床使用期间接近激光的人员，应戴上相应的激光防护镜并穿上防护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证操作者顺利操作。 4. 激光加工机床不用时，应关闭总电源开关，以免闲杂人
3、员误操作引起危害。 5. 三维激光加工为了对操作者进行保护，必须具备加工室或保护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工室开门时，激光光闸应关闭。 6. 应把加工过程中产生的烟尘气体及激光工作气体排放到室外，所有气瓶均摆放整齐、稳固，通风，远离火源。,安全说明及预防措施,1.4激光安全通告 激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都会引起灼伤。尤其光纤激光直接观看会严重危害到眼睛视网膜！所有操作人员必须严格佩戴1064nm激光防护眼镜！禁止不佩戴眼镜进行操作以及观看激光！应避免将身体任何部位置于激光通路中，以免误操作造成伤害。 1.4.1眼和皮肤的保
4、护 1. 激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都会引起灼伤。应避免将身体任何部位置于 激光设备的光路中，以免误操作造成伤害。 2. 在本篇教材中主要涉及到光纤系列，但在安全知识讲解将会涉及到CO2的知识内容供大家鉴赏，在激光加工中，通常使用CO2、IPG激光器，不同类型的激光，对人体造成的伤害是不同的。IPG激光器产生的激光有可能损伤眼睛的视网膜，由于IPG激光的波长对眼睛的透射率极高，危害性也更大。CO2激光器产生的激光的危害主要是对眼睛 角膜的灼伤。两种激光照射均有可能引起眼睛的白内障和对皮肤产生灼伤的危险。因此，在调整激光时，要根据激光的种类不同，采用相应的防护措施
5、。 3. 加工用的激光器， CO2激光器一般高压油箱供电电压为几千伏至几万伏，应防止激光器高压电及高压电下电子管产生的X射线伤害的危险。 1.4.2防火保护 采用激光加工时，经常会用到氧气，加上加工时火花的飞溅，氧气容易导致火灾的危险。因此工作区域内不应有易燃易爆物品的存在，同时必须具备相应的防范设施。 1.5电气安全 1. 不要用湿手接触任何开关以免触电。机床的伺服电机位置的防护罩、立柱背后接线盒、机床变压器柜、电气柜 门等处贴有闪电标牌，表示这些部位有高电压的电器或电气元件，操作者在接近这些部位或打开维护保养时应格外小心，以免触电。,安全说明及预防措施,2. 全面阅读机床说明书及电气原理图
6、，以便熟悉各项功能和对应键的操作方法。 3. 不要轻易打开电气柜门，不准改变已设定的机床固定参数、电位器和计时器。如果必须改变，应由经过培训且经制造厂家认可的专业人员来操作，并记录下变动前的参数值，以便在必要时，能恢复原始状态。 4. 在通电状态下不要触摸电气柜内数控装置、伺服装置、变压器、风扇及其它带电的元器件。 【警告】：断电后，要停一段时间（5分钟以上）再触及端子。因断电后在一段时间内动力线端子间留有高电压。 为避免触电请不要立即触碰 1.6材料安全通告 对激光加工机床，所用聚焦透镜等光学仪器，都是用化学气相沉积法制造，多用ZnSe材料制作，当它在燃烧点以上时，就有有毒的Se蒸气发生，它
7、为剧毒物质。为了提高透射率，在透镜上涂有放射性物质钍的化合物膜，因此透镜破损时要十分注意妥善处理，而不能按照工业上常规废物处理，以免对环境造成危害。 1.7机器的防护措施 要特别注意IPG激光器跟机床切割头连接的黄色传导光纤，不能撞击及弯折（保证大于120度角）这根传导光纤。【配IPG激光器】激光器与机床支撑架之间的连接必须使用钢管连接，激光光路不得暴露在外，必须有保护装置，人的任何部分不得放在激光光路中。【配CO2激光器的机床】 机床床身的X、Y轴方向上均有限位开关，请勿移动限位开关，而使横梁移出工作范围造成机床的毁坏。 3. 机床加工期间操作人员不能进入机床加工区域并要关闭机床安全门，以免
8、造成人身伤害。 机床的丝杠及导轨均加装防护罩，请勿在上面放置任何物品，以免造人员伤亡或设备损坏。,安全说明及预防措施,1.8使用人员常识 1. 激光加工切割机的操作人员，必须经过专门培训，并且达到要求，并在安全管理员同意的前提下，才能上岗操作。 2. 激光加工机的操作者或在激光使用期间接近激光的人员，应戴上适当的激光防护镜（防1064nm波长激光的防护镜）并穿上防护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证操作者顺利操作。 3. 为了对操作者进行保护，必须具备加工室或者保护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工室开门时，应关闭激光光闸。 4. 严禁没戴防护
9、眼镜通过非保护窗观看激光。机床外罩上的保护窗采用防1064nm波长激光的防护玻璃制作，防护等级为4级，防护玻璃符合欧洲标准EN207：1998+A1：2002防护玻璃安全光防护寿命为三年左右。 1.9个人保护设备 技术或组织措施无法完全避免健康危害时，拥有者必须向操作和维护人员提供所需的个人保护设备。 加盖钢靴 保护手套 激光防护眼镜 （部分个人保护设备不随激光切割机床提供）,第二讲,环境知识,环境知识,A.使用环境条件 1. 电源 a. 规格：三相五线制，380V 50Hz，容量根据激光器类型和容量而定。 b. 品质：电源品质：三相不平衡度2.5%，线电压波动10%。 建议配置稳压电源： 稳
10、压电源能保证机器输入电压的稳定，使整个机床、激光器在比较良好的状态下工作。空压机及冷水机最好不 要通过稳压电源，以防止大功率的冷水机功率变化干扰激光器的功率输出。 2. 接地保护：机床接地，在机床侧打地桩接地线，也可将机床接到电源的地线，要求接地电阻4。 3. 要求通风条件好、无粉尘、无腐蚀、无污染的场地环境。 4. 安装地基要求周边不能有大的振动，并且开凿防震沟。 5. 激光器要求安装在22C的环境温度下（参照激光器的说明书）。 6.冷水机组是向激光器及QBH、切割头准直装置提供冷却循环水的专用设备，冷却水的压力保持在1.53.5Bar之间，冷却循环水要求使用高质量的去离子水或蒸馏水。 7.
11、 为预防火灾的发生，加工场地应配置好适当的灭火器并预留一定的灭火通道。 8. 机床左侧和后侧距车间墙壁的距离应在1.2M以上；激光器后侧距车间墙壁应在1.5M以上；冷水机与空压机可放 在室外，但距激光器应在10M内。 9. 控制单元、伺服单元和显示器及控制面板为机床的核心部件，对环境有一定的要求，并应避免机床遭受电磁波 的干扰，例如电弧焊和放电加工机等，影响机床正常工作。 B.对环境及能源的影响 1. 光纤激光切割机的激光器为半导体光纤激光发生器，切割时会产生废气，废气是有害的，所以在切割这些特殊材料时，有必要对吸尘装置排出的废气进行净化处理后排放到大气中。 2. 该光纤激光切割机的激光器属类
12、激光产品，其射出光束，或经镜片反射和漫反射光都可能对人体（尤其是眼部）造成损伤，在场人员应注意防护，还应防止火灾发生。 3.光纤激光切割机为高能耗设备，其电源总需求量约为：三相380V， 50Hz，75KVA（激光器类型及激光器的冷水机组。用户选择激光器的不同，功率也不完全相同。）,第三讲,产品结构及工作原理,产品结构及工作原理,3.1操作工位 机床平面布置图A 控制柜；B 光纤激光器；C 操作控制台；D 交换台控制；E 交换台系统；F 切割区 ,产品结构及工作原理,3.2总体结构及其工作原理、工作特性； 数控光纤激光切割机，主要组成部分有：机床主机部分、电气控制部分、冷水机组、冷风系统、排风
13、系统等五部分组成。以上几部分中除抽风机外都有自己的使用手册或操作说明书，在这里主要就主机部分和电器控制系统的主要构造及组成作详细说明。其余请参阅各该部分的说明书。 机床主机部分：机床主机部分是整个光纤激光切割机的最主要的组成部分，光纤激光切割机的切割功能和切割精度都是由主机部分来实现的，主机部分由床身、光纤激光器、横梁部分，Z轴装置、工作台、辅助部分（防护罩、气路及水路）、操作台等六部分组成。详细介绍见2.6.2节。 电气控制部分：光纤激光切割机电气控制系统是保证各种图形运行轨迹的重要组成部分，一般电气控制系统主要由数控系统和低压电气系统组成。 本机床数控系统配置德国PA公司高档数控系统PA8
14、000E2，该系统是基于WINDOWS XP 操作平台，运行稳定可靠，含有32位微处理器，以太网通讯接口，系统具有插补运算速度快、操作方便，动态性能好，负载能力强等特点。 低压电气系统的控制部分位于电控柜内，是整机电气控制的接口部分，电气系统的各种原器件均采用国内外知名厂商生产的产品，保证整机在运行中稳定可靠，反应灵敏。驱动电机为交流伺服电机，交流伺服电机用于驱动机床的XV(同步轴)轴龙门、Y轴滑板，特点为加速性能好，响应速度快，最大定位速度可达169m/min；机床的Z轴为进给轴，采用交流伺服电机用于驱动，特点为动态响应特性好，即能随动控制又可NC控制。 其他辅助外围设备包括大小冷水机组，冷
15、风系统，排风系统.,产品结构及工作原理,3.3各单元结构之间的机电联系,产品结构及工作原理,单元结构联系图 如图所示机床各部分紧密联系，相辅相成：稳压电源为冷水机、激光器及主机提供优质电源；冷水机为激光器及主机提供冷却，机床其他各部分都为切割机主机服务，为主机正常加工运行提供保障。 电气各部分回路由空气开关提供过流保护等等；在各个轴方向都具有机械限位及电气软件限位及硬限位保护，电气硬件限位能切断轴及停止机床运行及报警，机械限位保证机床在意外情况下的设备安全及操作人员的人身安全；系统本身还具有电机过载及超温保护，报警提示列表请参看5、6节用户报警及PA8000说明书。 3.3开关机顺序 3.3.
16、1 整机开机程序 a 上电前检查机床整体：主要查看机床各运动部件的轨迹路线上及整机外罩上有无异常等。 b 外部设备启动： 1）启动总供电设备：总电源开关，稳压设备。 2）机床冷水机启动：检查状态是否正常，供水是否正常，水路有无漏水现象。 3）激光器启动：包括冷水机及激光器主机，检查状态有无异常。 4）辅助气体供应设备：启动空压机，打开所需供气阀，检查气路中的各过滤设备及 各压力表的状态是否正常。 C 机床主机上电： 1)外部电源接通：打开机床总供电旋钮开关，检查电器柜冷气机是否启动。 2）数控系统上电：打开系统上电使能钥匙，启动上电按钮，等待3分钟系统完全启动后，检查有无异常,产品结构及工作原理,报警；如在气候寒冷（零度以下），需要在机床上电后等待五分钟，待机 床预热后再进行其他操作；系统正常则打开急停Ctrl+R复位键机床轴使能启动。 各轴回参考点：上电完成后选择操作面板上的回原点模式“home”键，按机床启动按钮启动机床回原点， 完成回参考点的操作后转为手动“JOG”状态，系统上电完成，处于待切割状态。 3.3.2 自动加工运行过程
