定制 CNC，突破性激光切割机的关键所在

专用 CNC 技术 — 以及独特的飞行光学系统 — 助力新型切割机大幅降低传统价格水平

2013 年 4 月 16 日，台湾新北市 — NUM 的定制 CNC 技术正助力激光切割机制造商 Favor Laser 加快产品研发步伐，开拓新的市场领域。凭借 NUM 设计的专用软硬件，这家台湾公司已成功研制出一款高精度激光切割机。该激光切割机可以将金属板材加工成超小或超大部件，进给速度高达每分钟 60 m。新机床的诞生标志着 Favor Laser 进军高性能市场领域。公司计划通过性能和竞争力价格的开创性组合，促使机床成本降低近 20%，从而能够快速渗透这一高端市场。

1994 年，Favor Laser 在台湾新北市成立，并在上海另行设立了销售机构和生产设施。截至目前，公司始终专注于为低成本市场生产激光切割机，提供四大系列切割机，满足不同的金属板材加工要求，如小批量生产、小型零件精密切割或大型零件大批量生产。

2010 年 Favor Laser 作出扩大产品系列的战略性决策，为全球市场开发高性能多用途激光切割机。目前这一产品领域为少数瑞士、德国和日本制造商垄断。公司初步调研表明，通过组合激光切割技术、价值工程化硬件和先进的 CNC 软件，公司有能力生产出性能达到市场领先水平的机床，而其成本显著降低。

Favor Laser 所有的切割机均基于创新的飞行光学系统，使用固定工作台支撑加工的金属板材，而引导激光束的切割头可在板材上水平移动。与在固定激光束下移动工件的切割机相比，该方法具备众多显著优势。切割头质量轻且恒定不变，有助于快速精确定位，而移动工件不仅速度慢、难以操作，而且还需要极其复杂和昂贵的动作控制系统才能保障切割精度，因为切割过程中工件质量会不断发生变化。切割薄板时，飞行光学激光切割机更快的切割速度有助于防止工件的热变形，同时增加切割机产量，有效提高产能。

Favor Laser 的新型 XO 高性能激光切割机为四轴机床，但 X 轴配备两个电机。X 轴和 Y 轴控制切割头的水平定位，Z 轴控制切割头距离工件表面的高度，第四轴 (U) 用于装卸物料。享有专利的自适应光学系统可以补偿激光束的长度，随切割头与激光振荡器的相对位置调节激光束的长度。Z 轴配备高速伺服电机，用于连续监测和调节切割头与工件的间距，保持光束聚焦，最大限度提高切割效率。

调查各种可选的 CNC 后，Favor Laser 迫切希望在其新型 XO 切割机上使用 NUM 的 Flexium 68 CNC 系统。出于以下软硬件方面的考虑，Favor Laser 选择了该型号的 CNC：Flexium 68 的动作控制硬件可以极好地满足该型号切割机的控制需要，同时还具备内置配置灵活性特点，适合未来升级。此外，其独一无二的软件功能可以简化应用编程。尤以 NUM 独有的动态操作 (DO) 功能最为突出，被公认为切割头和工件间距动态控制程序的理想之选。DO 功能利用快速计算和通信设备，可将事件驱动的机床循环整合到实时 CNC 核心。

此外，Favor Laser 还寻觅到一位能够积极参与 XO 激光切割机开发，以协助创造最佳控制解决方案的 CNC 系统供应商。据公司总经理赖先生透露：“出于经济和技术原因选择 NUM CNC 系统后，我们惊喜地发现 NUM 台湾拥有相应的工程专业知识和资源，更重要的是，NUM 台湾愿意在各个设计阶段给予我们协助。因其在定制硬件和 CNC 软件开发等方面的大力支持，我们能够在预算框架内，及时将新型 XO 高性能激光切割机推向市场，这大大降低了开发和建造成本，使我们获得了巨大的竞争优势，同时也使得我们的切割机价格较之日本和德国制造的同类产品低约 20~30%。”

XO 激光切割机的所有动作控制元件均由 NUM 提供。除电机、驱动器和 Flexium 68 CNC 核心外，该款切割机还使用了 NUM 的 Ethercat I/O 接线端以及带 15 英寸平板显示器和硬盘驱动器的 Flexium FS152i 双处理器操作面板运行 Windows 操作系统。个性化的人机界面 (HMI) 完全由 NUM 台湾独立开发，特点在于高度直观性和使用便利性。目前有英语、繁体中文和简体中文三种语言可选，HMI 可方便地改编成其他语言，以便支持国际销售。HMI 大量使用图形，包括可视化的工件和切割流程 —— 这简化了机床操作，最大限度地减少了培训需求。

XO 激光切割机全部使用NUM 无刷伺服电机和 NUM Drive C 伺服驱动器。为确保运行平稳，三根主定位轴 X、Y 和 U 轴均采用了 BPG 系列高惯量电机，Z 轴配置带制动器的 BPX 系列中惯量电机。X、Y 和 Z 轴全部插补控制，以便平滑连续地控制切割头位置以及相对于工件的高度。Z 轴的工作范围为 100 mm，X 轴和 Y 轴的工作长度则分别为 3 和 1.5 m。较广的工作范围加上 ±0.01 mm 的 X - Y 定位精度造就了 XO 切割机的高度灵活性 —— 能够精确切割各种小型零件，或从一块金属板上切割出大型零件。

基于选择输出功率为 3.3、4 和 6 kW 的 CO₂ 激光振荡器，切割机性能可与工件材质相互匹配，切割进料速度可达 60 米/分。为实现最大的多功能性，机器还可以执行许多专门的金属加工功能，包括显微焊和微连接。

在任何的激光切割过程中，工作条件可能随时发生改变，这就要求快速调整大量参数，确保性能稳定。控制激光振荡器的输出功率更是一大设计难题，需要迅速稳定的通信设备。为满足这些要求，NUM 台湾为 XO 切割机内的 CO₂ 激光振荡器专门研发了一款脉冲序列控制卡。这款控制卡完全依靠硬件（使用软件可能导致不可接受的延时限制）转化占空比和频率控制信号，与激光振荡器光学连接，以便最大限度地减少传输延时。其适合与多种商用激光振荡器配套使用，可以在 1 - 10 kW 范围内调至任一激光功率输出（每次调整 1 kW）。NUM 计划近期将该款控制卡加入产品系列，从而使得其他切割机制造商也能采用该款控制卡。

NUM 的 CNC 产品性能和 NUM 台湾的响应能力已促使 Favor Laser 重估其切割机的控制策略。除了决定在其新型 XO 切割机中完全采用 NUM 软硬件之外，Favor Laser 有意将目前的整个产品系列转向 NUM 的 CNC 技术。首先，Favor Laser 将在低成本激光切割机系列上配置 Flexium 6 或 Flexium 8 CNC 系统。尽管该产品系列将由 Favor Laser 在中国内地的工厂制造，但是所有 CNC 支持均来自 NUM 台湾。

迄今为止，Favor Laser 的所有切割机设计均为使用 CO₂ 激光振荡器的金属板材二维切割机型。然而，Favor Laser 还意图涉足其他领域。目前 Favor Laser 尤为关注光纤激光，目标旨在进入微切割市场。光纤激光能够切割各类材料，如紫铜、青铜和铝，这些对于 CO₂ 激光器而言都是无法胜任的作业任务。另一个研发项目是金属管材激光切割机，这一机型利用旋转的 C 轴和机器人头架完成 3D 动作。在未来一年左右的时间内，Favor Laser 还将计划开发一系列冲压机，丰富其供应金属板材加工的产品类型。

所有这些新项目都将基于 NUM 提供的 CNC 技术，正如赖先生所阐述：“在 XO 激光切割机开发期间从 NUM 台湾获得的支持程度远超我们的预期，并且取得了出色的成绩。所以，我们已决定依靠 NUM 的CNC 技术开发未来机型，并将 Flexium 系统整合到现有产品系列中。我相信，与 NUM 的合作将使 Favor Laser 处于极其有利的市场地位，创造出普惠客户的新型激光切割机解决方案。

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