1 应用背景

　　在汽车制造中，生产一款普通的轿车需要1 0 0 0 至 1500套冲压模具，传统的直接冲压加工方式，对于磨具的损耗较大，加工过程中需要经常修复、更换，效率低、 成本高。且据汽车行业调研分析，今后汽车更新换代将更加快速，过去一个车型生产上百万辆的时代已经成为历 史，单一车型的数量逐步在下降，模具的成本更加突出。

　　随着国家对节能减排的要求，汽车轻量化和热成型技术的应用推广，激光作为先进的加工方式，可提供最小的热影响区和极小的局部变形，非接触性的加工方式对工件不施加任何力，工作无机械变形、无刀具加工磨损，特别是汽车热成型加工件，其高强刚屈服强度可达 1500Mpa，传统的冲压几乎无法加工，三维五轴激光切割成为了最有效的加工方式，目前已经在越来越多的加工环节中得到了应用。

　　热成型生产工艺流程大致上包括：加热至900度 -950 度;热成型及保压冷却;激光切割。

　　2 设备场景

　　该三维五轴激光切割系统的硬件设备主要包括：铼钠克高性能N5E控制器系统 、五轴RTCP刀尖追随控制软 件、PWM激光能量控制模块， 以及可选手持示教器， 系统架构如图1所示，设备场景包括：

　　? 铼钠克五轴RTCP刀尖追随运动控制系统;

　　图1系统架构图

　　? 单模块3000W连续光纤光器;

　　? 高性能五轴切割光，应对复杂曲面三维件加工;

　　? 三轴齿轮齿条，长行程扭力足，双摆头直驱控制， 精度高、动态性能好;

　　? 专业解决高强钢(屈服强度≥600Mpa)热成型件 的切孔、修边等问题。

　　3 核心产品特点

　　N5E系统是铼钠克一款高性能、模块化、多总线控 制器，拥有友好人机交互界面、丰富的二次开发接口、成熟的应用方案配套。系统支持伺服全闭环控制，最小伺服 控制周期250μs，保证伺服响应。其结构安全、稳定、可 靠，其可配套多种人机交互面板、可选配触摸屏。

　　(1)N5E系统的性能特点包括:

　　? 2000行超强预读处理能力，支持路径前瞻规划;

　　? 微小段光顺处理，速度、加速度连续光顺，曲面更优，加工效果更佳;

　　? 成熟的RTCP五轴刀尖追随控制;

　　? 高开放性，支持QUI、PlugIN界面功能定制开发;

　　? 支持EtherCAT、MIII、RTE X、RS422/485、 EtherNET、多路模拟量输入/输出 . . . . . .丰富的拓展接口， 完全可满足全自动化生产线的扩展需求;

　　? 配合能量控制模块 ，支持系统控制激光能量、频率、占空比，以满足各钟型材、产品不同的加工工艺需求。

　　(2)成熟的激光控制应用

　　? 十余年技术积累，成熟的RTCP五轴刀尖追随控制 经验;

　　? 能够方便快捷地实现汽车覆盖件的三维修边和冲孔，也可在小批量试制中取代修边和冲孔模具;

　　? 支持在线五轴探针测量，有效提高加工精度;

　　? 支持五轴位置坐标系补偿，减少工件摆放误差造成的加工精度影响。

　　(3)激光专用示教器

　　图 2 示教器外观图

　　图3激光能量控制功能

　　图4坐标系补偿功能

　　该示教器的外观如图2所示，具备的功能包括：支持 简单切割路径示教功能，如：快速定位、直线插补、平面 圆弧、空间圆弧、点坐标、空间整圆等。支持加工G代码 的在线修改，各轴手动运动控制。

　　(4)激光能量控制

　　应用优势：高效应对不同产品、不同加工速度和激光器能量衰减等对加工工艺的调整。

　　? 系统支持激光功率、频率、占空比多效调节控制，从而控制激光能量;

　　? 1ms的快速PLC扫描周期，高效响应能量调节。

　　图5铼钠克高性能控制器—— N5D

　　(5)支持坐标系补偿

　　应用优势：有效解决来料形变、工装偏差等造成的加工影响;

　　? 采集工件上特征点的理论坐标和实际坐标，系统自动矫正偏差补偿;

　　? 支持加工工件水平转角、垂直转角的空间偏移补偿。

　　4 小结

　　上海铼钠克数控科技有限公司致力于研发“稳定、易 用、自主可控”的中国品牌CNC控制系统，并提供面向细分行业的运动控制解决方案。自创办以来，铼钠克已经服务了近两百家国内外知名的机床企业，覆盖了高速高精的模具加工、精密磨床、五轴五联动、直线电机应用等各 类加工场景;迄今已累计售出数十万套控制系统，广泛应用在3C、医疗、半导体、教育、航天航空等行业。铼钠 克拥有自主研发可控的“协作开放式、高易用性、高稳定 性”数控系统平台，基于多年技术经验和应用数据积累， 为客户提供包括机械、电气、控制、CAM算法、加工工艺等整体解决方案。