HC12/15-100/200系列自动调焦切割头

使用说明书

公司名称：深圳市大族光聚科技有限公司
文件名称： HC12/15-100/200系列自动调焦切割头
文件版本：简体中文A版
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在所规定的支持保修范围内，深圳市大族光聚科技有限公司履行承诺的保修服务，超出所在规定的保修范围的，恕不承担保修服务。对于在使用本产品过程中可能造成的损失，深圳市大族光聚科技有限公司不承担相关责任。如发生任何争议，应按中华人民共和国的相关法律解决。

深圳市大族光聚科技有限公司随时可能因为软件或硬件升级对使用说明书的内容进行更新，所有这些更新都将纳入使用说明书新的版本中，恕不另行通知。

激光切割头产品合格证明

名称： 编码：序列号： 型号：P176 = （参考） 慢速率： 0.12

重要说明：

1.出厂焦点偏置：RefPositionDistance \ L = \mu { m } （参考）

（ ① 因观察角度差异，偏置值可能会稍有不同； ② 更换镜片可能会使焦点偏置值产生差异，请在更换镜片后按照本说明书方法重新设置焦点偏置值，并更新调焦公式与P176值）该偏置值适用于701系统。

公式：偏置值=一原偏置值 | - ( \mathtt { A } * 1 0 0 0 / \mathtt { B } )

注： { A } = 最小缝隙值， { B } = 2.26(M1.5)，B=4.15(M2.0)，详见2.4焦点偏置设置方法。

2.本产品出厂前主要针对以下性能进行检测确认：腔体外观、气密性测试、水密性测试、光学镜片洁净度、联机出光测试。并且保证性能完全符合行业标准的要求。

3.本产品在客户处使用时，必需严格按随机所附的产品使用说明书的规定储存、安装、试光、操作和维护，以使激光头产品性能达到最优。

（本证明质量盖章生效）

前言

版本说明

本资料对应产品型号为：HC12/15-100/200系列自动调焦切割头。本资料只适用于对应产品型号的标准配置，对于特殊订制的产品，请仔细阅读另附的说明资料。如果您是第一次使用该产品，请在安装使用之前仔细阅读此资料。请妥善保管此资料，以便将来查阅参考。

目录
声明
前言 三
目录 IV
第1章序言
1.1欢迎
第2章HC12/15-100/200系列自动调焦切割头简介
2.1产品概述， 22.1.1设计与功能 32.1.2距离控制器 32.1.3保护装置与监测装置 32.1.4LED 指示灯的含义 (LED 灯 1-4 的状态) 5
2.2 切割头设计
2.3功能说明 8
2.4焦点偏置设置方法2.4.1701系统的零焦点设置 92.4.2SERC0S系统的零焦点设置 10
第3章产品的安装 12
3.1安全注意事项 12
3.2检查包装内容 12

3.3安装 13
3.3.1陶瓷环拆装 13
3.3.2光纤接头的安装与注意事项 13
3.3.3上下保护镜组件拆装 14
3.3.4接口定义 19
4.1安全注意事项 23
4.2切割头电气操作手册 24
4.2.1智控系统电气接线 25
4.2.2智控系统界面配置操作说明： 26
4.2.3柏楚系统电气接线. 28
4.2.4柏楚系统界面配置操作说明： 29
4.3W轴调节设置 (适用于柏楚系统) 30
4.4同轴度调整 31
4.5垂直度装配要求 31
第5章维修保养 34
5.1安全注意事项 34
5.2维护工作（概述） 35
5.3保护镜片更换 36
5.4切割头常见问题排查方法 38
5.5注意 38
附录A：常用耗材清单 39

第1章序言

1.1欢迎

感谢您购买HC12/15-100/200系列自动调焦切割头。如果您是第一次使用该产品，请在安装使用前务必仔细阅读此使用说明书。

第2章HC12/15-100/200系列自动调焦切割头简介

2.1产品概述

HC12/15-100/200系列自动调焦切割头是自主研发的新一代产品，适用于12/15kW功率激光器。如图2-1所示为12kW切割头，它集成了耐用、稳定性极佳的距离传感器以及盒式保护窗。当切割不同厚度工件时，只要在操作界面的切割参数里输入所需焦点位置，程序就会控制传动组件带动镜片移到相应的焦点位置，从而实现切割焦点快速、精准的变换。同时该款切割头内置智能化模块，能够实时监测切割头内部的工作情况，提前做示警，从而能够有效降低切割头故障率。

图2-112kW-100/200切割头（图片仅供参考）

1-光纤接头；2-上保护镜组件；3-冷却水接头；4-锁紧环；5-陶瓷环；6-割嘴；7-准直模块；8-聚焦模块；9-聚焦保护组件；10-下保护镜组件；11-切割状态指示模块；12-电机电气接头；13-智能化接头；14-切割气接头；15-传感器接头；16-随动传感器模块

2.1.1设计与功能

2.1.2距离控制器

2.1.3保护装置与监测装置

2.1.4LED 指示灯的含义 (LED 灯1-4 的状态）

该款切割头配备切割状态指示模块，智能化模块以切割头内置的各传感器监测到的数据为基础，将收集数据与设定值比对后，通过指示模块上状态指示灯（LED灯1-4，从左至右，详见图2-2）的变化提示用户关于切割头（及其组件）状态信息。

图2-2切割状态指示模块（LED灯1-4的状态）（图片仅供参考）

紧急程度： 绿灯 \angle * \angle 黄灯 less 红灯

注意：如果切割头状态指示模块上的LED 灯变成红色（不符合操作条件），用户需要立即停机并且关闭系统，并联系专业人员进行故障检修。

2.2切割头设计

光纤与切割头连接固定之后，将切割头用螺钉固定在机床上，保证垂直，并连接好切割头上各接头之后，检查无误后方可进行下一步操作。

图2-4HC12-100/200外形尺寸图（图片仅供参考）

2.3功能说明

（1）在自动模式下实时自动调焦，以HAFCH150为例，计算公式为：P104W值当前坐标即为设置的焦点值，焦点的偏置值在机床参数RefPositionDistance（本型号切割头默认为 { * 7 4 0 0 } \mu { m } ) ）。PLC和机床参数中W值的正负限位将基于此，M1.5时，此值的设置范围为 [ - 8 {mm } , - 5 {mm } ] ，M2.0时，此值的设置范围为 [ - 1 1 . 7 {mm } , - 8 . 6 {mm } ] ，超出将在PLC 中报警，机床参数中：

SoftwareLimitPlus \mathbf { \Sigma } = |RefPositionDistance \mathsf { 1 + 6 0 0 \mu m } SoftwareLimitMinus \ c = |RefPositionDistance \lvert - 1 6 0 0 0 \mu { m }

（2）当穿孔各个阶段以及切割时设置的焦点位置不一样时，自动调焦焦点到位后再进行穿孔或切割；（3）W轴设有原点，正限位位置在上方，负限位位置在下方。当由于软限位实现或者误操作时，到达正负限位将产生报警，并停止运行；（4）机床操作面板的4轴按钮可用，当发生硬件正负限位报警时，可以在手动情况下往相反移动W轴;（5）在机床参数中务必设置W轴回参考点，否则将可能导致严重错误；（6）W轴性能参数设定建议，无特殊情况必须使用建议参数：轴类型设置为直线轴，最大速度： 3 { { m / m i n } } ；100w驱动器时，加速度为{ 5 m } / { s } ^ { 2 } ；， K V = 3 。

2.4焦点偏置设置方法

2.4.1701系统的零焦点设置

切割如下图形，使用 - 3 ~ + 3 步长 0 . 5 {mm } 的焦点切13条等间距的线段：

图2-6找焦点程序（tu）

执行自动找焦点的步骤：

（1）以HAFCH150为例，将RefPositionDistance参数设置为默认焦点偏置值 { * 7 4 0 0 } \mu { m } ，初步设定焦点偏置。

（2）执行自动拉焦点程序：本程序内部轮廓为13条直线段，相邻线段对应的焦点位置变化 0 . 5 {mm } ，最短的一条焦点为 - 3 {mm } ，最长的直线焦点为3 {mm } 。（精确校正时，可以适当调整跨度）。

（3）找出最细切缝所指示的值。设此值为A，设校正倍率为B（校正倍率（参考）见表1）。

（4）修改原点偏置值：

将原点偏置值RefPositionDistance根据以下公式计算进行校正。RefPositionDistance\~-|原偏置值|-( \mathbf { A } ^ { * } 1 0 0 0 / \mathbf { B } ) 。

以自动调焦切割头HAFCH150.00-00A为例：

当RefPositionDistance 设置为[-7400]时，单位 \mu { m } ，切出来第7条线为最细切缝时，偏置值：

RefPositionDistance\~-|-7400|-( 0 ^ { * } 1 0 0 0 / 2 . 2 6 ) = _ { - } 7 4 0 0 \mu { m }

当RefPositionDistance 设置为[-7400]时，单位 \mu { m } ，切出来第5条线（上图标记- * 1 . 0 {mm } ）为最细切缝时，偏置值：

（5）保存机床参数，本机器自动调焦切割头找焦点完成。

2.4.2SERCOS系统的零焦点设置

焦点测试：如图输入对应的焦点最小值、最大值、变焦步长、功率、速度、气压类型、气压大小等参数，点"运行"即进行拉焦点操作。

2轴高度
轴随动抵限限制（mm） -300
气体开启Z轴高度（mm） 15
预穿孔Z轴提升高度（mm） 20气体延时
首次气开延时（ms 500
气体类型切换延时（ms） 500焦点偏置
惠点补偿值 -2

图2-7焦点测试图<br>图2-8零焦点补偿值

当出现当前零焦点不是零焦点时，修改对应的零焦点补偿值，即可完成零焦点确认，如图2-6所示。

例：如果拉焦点程序执行完后，最细的割缝在-2，单位 {mm } ，界面的零焦点补偿值就设置为-2，单位mm,即可。

第3章产品的安装

3.1安全注意事项

3.2检查包装内容

3.3安装

3.3.1陶瓷环拆装

图3-1陶瓷环更换方法（图片仅供参考）

注意：

陶瓷环与传感器连接处须使用原装O型密封圈，锁紧套锁陶瓷环前，须清洁螺纹内杂质！

3.3.2光纤接头的安装与注意事项

1）现场安装环境恶劣时，请事先清理空气中灰尘，或选择在清晨灰尘少时安装;

2）光纤保护套用之前一定要将筒内清洗干净、用完后用美纹胶纸将□封住保存；

3）切割头装到机床上时，须检查光纤与Z轴拖链处的胶板干涉情况。

图 3 { - } 2 { Q } + 接头密封方式（图片仅供参考）

密封操作的详细步骤见 { Q } + 接头标准密封作业指导方案文件。

3.3.3上下保护镜组件拆装

注意：

1）必须在洁净环境下操作;

2）抽出保护镜组件前应使用酒精清理上保护镜组件周边，并确保在无尘环境中操作；

3）动作应缓慢而稳定，防止保护镜组件碰到侧壁；

4）抽出保护镜后立即封住腔体开口，防止外界污染切割头腔体；

5）检查保护镜是否被污染（更换光纤，只有接受过培训的专业人员才可以操作)，所有安装在激光头内部光路上的零件都必须小心处理;
6）如保护镜无法清洁干净或者已损坏，则联系售后工程师需更换上保护镜。

图3-3易损件示意图（图片仅供参考）

上保护镜及准直保护镜

1.取下贴纸，松开螺钉

图3-4（图片仅供参考）

2.取出保护镜组件

上保护镜组件

图3-5（图片仅供参考）

3.松开螺钉，可取出上保护镜片进行更换

上保护镜组件

图3-6上保护镜示意图（图片仅供参考）

聚焦下保护镜组及下保护镜组

1.松开螺钉打开保护盖板

图3-7（图片仅供参考）<br>图3-8（图片仅供参考）

2.取出保护镜组件

图3-9（图片仅供参考）

3.更换保护镜片

图3-10聚焦下保护镜组及下保护镜组示意图（图片仅供参考）

我们建议您在插好光纤的前提下检查保护镜是否被染。

请注意——清洁工作场所！
只能在洁净工作台上对激光头进行维护和整修。
不允许灰尘和污染源颗粒进入激光头内部。灰尘和顽固的污垢会损坏或毁坏光学部件。

图3-11切割头接口定义（图片仅供参考）

M03接头定义

X14P插头示意图

图3-12动力线接口定义（图片仅供参考）

X212P插头示意图

图3-13编码器限位线接口定义（图片仅供参考）

限位开关接线方法

图3-14限位线接缆定义（图片仅供参考）

M07&M31接头定义

X112P插头示意图

图3-15编码器限位线接口定义（图片仅供参考）

X28P插头示意图

图3-16动力线接口定义（图片仅供参考）

限位开关接线方法：

图3-17限位线接缆定义（图片仅供参考）

智能化5P插头示意图

图3-18智能化线接口定义（图片仅供参考）

第4章调试

4.1安全注意事项

4.2切割头电气操作手册

4.2.1智控系统电气接线

图4-2电气接线操作示意图

注意：

1、驱动器供电接24V即可，不可接反，否则会烧坏驱动器

2、限位信号24V，0V对应接入端子排供电，上、下限位信号线对应接入系统板卡输入口，不可接错，因为开关为常闭信号，如接错可能会导致开关烧坏只能返修。开关信号输出的高低电平和切割头规格中M03后P或者N一致，P则是限位和智能化都是输出PNP高电平信号。N则是限位和智能化都是输出NPN低电平信号。

3、上电前如有疑问联系售后工程师处理，如接错线或者电柜异常导致切割头损坏不属于质保范围。

4.2.2智控系统界面配置操作说明：

智控401:

智控1201:

图4-3智控401操作界面<br>图4-4智控1201操作界面

参数配置说明：

1、切割头选：调焦轴
2、勾选运动轴
3、伺服顺序按实际拓扑填写
4、电机转向：正转
5、扭矩限制80
6、传动机构：丝杠
7、导程： 2 \ m = 2
8、脉冲当量：M07&M31填写0.0002，M03填写0.0000002384
9、单圈脉冲数：M07&M31填写10000，M03填写8388608
10、最大速度：M07&M31填写 3 0 π / / { 1 } { 1 2 2 } x 1 1 π ，M03填写 \mathbf { 5 m / m i n }
11、最大加速度：M07&M31填写 2 π π x 2 ，M03填写 5 0 0 / 8 x 2

12、正负限位选择按实际接入IO位置勾选，型号类型常闭，回零方向正向，触发信号限位，回零顺序第一组

13、偏置距离M07&M31默认为 8 {mm } ，M03默认为 7 {mm } ，可按实际零焦自行设置

14、M03勾选Z脉冲

4.2.3柏楚系统电气接线

图4-5电气接线操作示意图

注意：

1、驱动器供电接24V即可，不可接反，否则会烧坏驱动器

2、限位信号24V，0V对应接入端子排供电，上、下限位信号线对应接入系统板卡输入口，不可接错，因为开关为常闭信号，如接错可能会导致开关烧坏只能返修。开关信号输出的高低电平和切割头规格中MO7后P或者N一致，P则是限位和智能化都是输出PNP高电平信号。N则是限位和智能化都是输出NPN低电平信号。

3、上电前如有疑问联系售后工程师处理，如接错线或者电柜异常导致切割头损坏不属于质保范围。

4.2.4柏楚系统界面配置操作说明：

总线：

图4-6柏楚系统操作界面

参数配置说明：

1、切割头选择：AxisK(通用)
2、焦点调焦范围： - 3 0 ~ + 3 0
3、丝杆导程、单圈脉冲数：
M07&M31：8mm对应单圈脉冲数10000
M03: 4 . 5 {mm } 对应单圈脉冲数8388608
4、电机方向：CCW
5、回零：回零方向正向，回退距离初始值30

4.3W轴调节设置(适用于柏楚系统)

以HC06-M03系列案例：近似调焦公式：X（焦点实际位置），Y（W轴运动距离)

\mathbf { y } { = } { - } 0 . 2 5 \mathbf { x } （204 （脉冲设置 \mathbf { 8mm } 对应8388608）

下图为HC06-M03系列柏楚系统参数设置：

图4-7柏楚系统配置参数（图片仅供参考）

注：

1.此参数为缺省值，若更改，则应避免硬件损伤的情况发生。

2.不同的镜片组合的具体参数，请与技术人员联系获得。

4.4同轴度调整

图4-8同轴度调整示意图(图片仅供参考）

十焦点光斑位置

禁止拧尽或只调节某单一调节螺钉！若同轴度调节不正确，则在激光切割加工过程中，激光切割头的零部件会受到损毁！

调节方法：通过合适的内六角扳手均匀调节两个调节螺钉，将激光光束定位到中间位

4.5垂直度装配要求

图4-9垂直度调整示意图（图片仅供参考）

切割面粗糙，锥度，挂渣

保证相对工作平台垂直度 0 . 1 {mm } 范围内。

推荐装配方法：

采用对角线法装配螺钉，减少切割头左右偏差，将安装螺钉拧紧，使得切割头与安装台紧密接触。

推荐测试方法：

将测量仪器固定在工作平台上，移动切割头，测量气路背板上表面及W轴组件侧面的垂直度。

图4-11切割头装配示意图（图片仅供参考）

（以上方法以Z轴滑台符合装配要求为前提）<br>图4-12切割头装配实拍图（图片仅供参考）

第5章维修保养

5.1安全注意事项

5.2维护工作 (概述）

3.休说文沃

a）光学镜片（保护镜、聚焦镜等）表面，禁止用手直接触摸，这样容易造成镜面划伤或腐蚀。若镜面上有油渍或者灰尘，将严重影响镜片的使用，应及时对镜片进行清洗或更换;
b）光学镜片严禁使用水、洗洁精等清洗。镜片的表面镀有一层特殊的膜，若使用这些来清洗镜片会损伤镜片的表面;
C） 请勿将镜片放置在阴暗潮湿的地方，这样将会使镜片表面老化;
以 镜片表面必须清洁如沾有灰尘、污物、或者水汽，容易吸收激光造成镜片镀膜损坏；轻则影响激光光束的质量，重则激光光束无法穿过或反射；
e）在安装或者更换保护镜或者时，不要使用太大的压力，否则会引起镜片的变形，从而影响光束的质量;
f）切割头更换保护镜时，必须保证各密封件的安装位置、方向正确，否则将会对切割头内部造成污染;
g）安装光学镜片前要注意：更换必须在洁净工作环境下进行！穿戴干净的衣物，用肥皂或者洗洁精清洁双手，并戴上轻薄干净的橡胶手套或指套；严禁用手的任何部位接触镜片；取镜片时从镜片的侧面拿取，不要直接触摸到镜片表面;
h）组装镜片时，不要用口对着镜片吹气；镜片应平稳放置在洁净的桌面上，下面垫上无尘布。取镜片时应尽量小心，防止碰伤和摔伤，翻转压盖时注意一手固定镜座，一手压盖的凸耳处，并且不准在镜片的镀膜表面施加任何力；压盖取出后，取下旧保护镜片，检查弹簧密封圈

和铁氟龙垫圈是否需要更换，更换时易磨损、划伤，使密封效果降低或失效。应注意检查，更换。一般地，使用3个月或检查发现有损伤后必须更换。安装镜片的镜座应清洁干净，用干净的压缩空气及酒精棉签清理镜座里的灰尘及污物，然后，将镜片轻轻地放入镜座里，合上压盖，轻轻按压，使压盖扣在球头柱塞上；

i) 安装弹性密封圈和铁氟龙垫圈，特别注意铁氟龙垫圈圆弧端面朝外；
j) 定期更换弹性密封圈、铁氟龙垫圈，更换周期3个月；
k) 密封圈（弹性密封圈、铁氟龙垫圈等）一旦破损立刻更换；
1) 保养切割头应采用原厂配件，第三方配件可能会存在质量缺陷；
m) 上、下保护镜组件更换操作如3.3.3所示。

注意：上下保护镜组件、扩束组件、聚焦组件、聚焦保护组件（组件安装位置可查看图2-1所示)需要经过培训的专业授权人员进行更换，严禁非专业授权人员更换！

5.4切割头常见问题排查方法

5.4.1、如果切割质量有问题，改切割参数没有好转，或是红光中有黑点，可进行以下操作：

（1）检查水、气路有无异常；
（2）检查保护镜是否有烧点，若有，则进行清洗、更换;
（3）检查切割焦点与割嘴的同轴性，以保证焦点与割嘴通光孔同心;
（4）若得不到改善，请联系我司售后工程师。

5.4.2、当出现以下问题，请联系我司售后工程师

（1）机床回参考点时，W轴的坐标没有变化;（2）在切割参数中已设置焦点位置，当焦点未到位时已经开始下一个步骤 (穿孔或者切割)；（3）改变焦点位置，但W轴显示位置没有变化；（4）其他异常。

5.5注意

5.5.1、本切割头只允许经培训的专业授权人员进行维修维护操作，严禁非专业授权人员进行维修维护操作！5.5.2、本切割头在切割过程中可能产生有害烟雾，需及时排走！

附录A：常用耗材清单

附表A常用耗材清单