隨著(zhù)金屬激光加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，現在使用高能量的激光切割金屬材料時(shí)通�？梢允褂帽�5年前要高許多的進(jìn)給速度。但由于移動(dòng)部件質(zhì)量較大，即使是高動(dòng)態(tài)性能的激光切割設備在直線(xiàn)切割時(shí)可能使用的進(jìn)給速度也達不到大多數輪廓切割的理論速度。例如，利用激光切割設備切割電動(dòng)機轉子、定子鐵芯等電氣鋼板時(shí)，平均切割速度為20m/min；而理論上可以實(shí)現的激光切割的極限進(jìn)給速度則為100m/min（見(jiàn)圖1）。隨著(zhù)激光射束質(zhì)量的進(jìn)一步研發(fā)和提高，這一差異還將明顯地增大。因此，即使允許以很高的進(jìn)給速度進(jìn)行激光切割的線(xiàn)性驅動(dòng)導向機構，但由于動(dòng)態(tài)性能設計方面的原因，其多過(guò)渡線(xiàn)、小形輪廓軌跡控制可以實(shí)現的進(jìn)給速度都明顯受到了限制。

　　由于加速度引起的加速度增量是一個(gè)重要的影響因素，它使得動(dòng)態(tài)的軌跡控制受到了很大的影響。加速度的變化不是跳躍式的變化，而是隨時(shí)間增加而提高，并受加速度增量的影響，這就導致了在較短的切割輪廓中，機床坐標軸常常達不到其最高的加速度值，不能實(shí)現按照最高加速度進(jìn)行加速運動(dòng)。

　　保證不發(fā)生沖撞的加速度增量極限值一方面受驅動(dòng)裝置本身的影響，另一方面也是由考慮了外部因素而設定的機床參數極限值所決定的。外部條件對加速度提高的限制是非常必要的，以便降低機床機械振動(dòng)對驅動(dòng)系統的影響，避免對激光頭的導向精度產(chǎn)生負面作用。

　　受加速度限制的驅動(dòng)進(jìn)給量

　　目前，激光加工設備都是通過(guò)進(jìn)給量對各個(gè)坐標軸應執行的加速度加以限制。由于它的作用，在大多數切割輪廓情況下，激光加工機床坐標軸的運動(dòng)速度很難達到事先規定的極限速度。圖2所示為帶有和不帶有坐標軸進(jìn)給加速度增量在運動(dòng)距離限制與加速度限制時(shí)加工工件直角處的速度關(guān)系曲線(xiàn)。在2001年的工業(yè)機器人焊接研究中，IWS霍倫霍夫研究院通過(guò)掃描系統在機器人中的集成時(shí)對這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了解決；并明顯地提高了機器人的加工速度和加工質(zhì)量。在激光焊接時(shí)，與激光切割有所不同：在各個(gè)焊接點(diǎn)處盡可能保持恒定的生產(chǎn)加工速度和盡可能短的定位運動(dòng)時(shí)間。如今的機器人Remote焊接設備已經(jīng)完全把機器人（空間、靈活性）和掃描系統（動(dòng)態(tài)、精度）的優(yōu)點(diǎn)經(jīng)智能化的軌跡運動(dòng)和自動(dòng)化控制結合在一起。

　　激光切割時(shí)，即使是在切割復雜輪廓的工件時(shí)也應達到技術(shù)允許的極限速度，以便充分挖掘激光技術(shù)的生產(chǎn)潛力。在將機器人控制Remote焊接設備的技術(shù)轉移到激光切割機器人中時(shí)，必須要做進(jìn)一步的技術(shù)改進(jìn)，即利用掃描技術(shù)附加高動(dòng)態(tài)性能的激光切割保護氣體對激光射束運動(dòng)進(jìn)行控制。激光切割保護氣體保護著(zhù)激光射束聚焦在工作區，以保證可靠的熔化材料。

　　經(jīng)過(guò)多年的研究，目前的Remocut技術(shù)已經(jīng)含有了多種不同的Remote切割工藝方法，根據被切割材料、使用的切割氣體等可分為無(wú)保護氣體的Remote非金屬材料切割（Remocut-NM）、不使用保護氣體的、金屬板材厚度0.7mm的Remocut金屬材料切割（Remocut-M）和使用保護氣體的、金屬板材厚度4mm的Remocut保護氣體金屬切割（Remcut-MG）。

　　降低主坐標運動(dòng)軸的加速度最大峰值

　　在加工用光學(xué)系統中，集成一套輔助的坐標軸系統可降低主坐標運動(dòng)軸的加速度增量峰值和進(jìn)給加速度峰值。切割時(shí)，沿主坐標軸的運動(dòng)是按照工件幾何輪廓精確軌跡進(jìn)行的硬過(guò)渡運動(dòng)，與此同時(shí)，生產(chǎn)和加工光學(xué)系統中集成的輔助坐標系（掃描系統和噴嘴系統）可對理論軌跡的偏差進(jìn)行補償校正。這樣，在關(guān)鍵的過(guò)渡點(diǎn)范圍內主坐標軸的運動(dòng)只需略微減速便可在其動(dòng)態(tài)性能的范圍內實(shí)現柔和的軌跡過(guò)渡。不但大大縮短了切割加工工時(shí)，還明顯降低了整個(gè)設備的機械負載，有效地提高了相關(guān)元器件的使用壽命。

　　此外，切割保護氣體噴嘴的動(dòng)態(tài)性能還決定了附加系統（激光射束控制和噴嘴輔助控制）的機械性能。利用直接驅動(dòng)裝置和相互匹配的、運動(dòng)速度經(jīng)過(guò)了優(yōu)化的并聯(lián)運動(dòng)還可能實(shí)現更高的噴嘴動(dòng)態(tài)性能。在加工用光學(xué)系統中集成的輔助坐標軸系統中（見(jiàn)圖3），在加速度增量為7000m/s3時(shí)的加速度值為80m/s2（當加速度增量在500～1200m/s3之間時(shí)，傳統導向軸的典型動(dòng)態(tài)性能指標為：加速度10～25m/s2）。在對動(dòng)態(tài)性能和附加坐標系的工作區域進(jìn)行了最佳平衡調配后，激光射束指向工件的整體動(dòng)態(tài)性能就能與動(dòng)態(tài)坐標軸系統（噴嘴）相結合了。這種多層次性能匹配的、由主坐標軸、掃描坐標軸（工件上跳躍式的運動(dòng)）和噴嘴坐標軸組成的多軸匹配體系對IWS研究院當前正在研發(fā)、實(shí)驗的軌跡控制軟件提出了很高的要求。與此同時(shí)，在IWS研究院中還同步進(jìn)行對新型設備控制系統的戰略方案研發(fā)，以便實(shí)現激光切割導向軸的高動(dòng)態(tài)性能控制。

　　與傳統的沒(méi)有附加坐標軸的激光切割設備相比較，現在已經(jīng)能夠在復雜輪廓的切割上節約60％的工時(shí)，沿主坐標軸方向的運動(dòng)也更加平穩。但由于目前市場(chǎng)對生產(chǎn)過(guò)程更加靈活的要求和可能性的不斷提高，市場(chǎng)還不能廣泛接受這種耦合坐標軸系統的激光加工設備。在CAD/CAM工具軟件、軌跡控制技術(shù)和專(zhuān)業(yè)優(yōu)化的幫助下，創(chuàng )新性的系統解決方案保障了廣泛應用的可能性。