激光切割在鈑金加工中的應(yīng)用

沈景貴 田鳳雷

摘 要：文章首先對(duì)激光切割機(jī)的切割原理進(jìn)行論述，幫助明確在鈑金加工中應(yīng)用的原理。其次重點(diǎn)探討激光切割機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀，與傳統(tǒng)的切割加工工藝對(duì)比進(jìn)行，幫助讀者明確激光切割技術(shù)的先進(jìn)性，為后續(xù)工作任務(wù)開(kāi)展提供穩(wěn)定的技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：激光切割；鈑金加工；加工技術(shù)

1 激光以及激光切割機(jī)概述

鈑金材料硬度比較大，生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)普通的切工工藝很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，激光切割利用高溫性能對(duì)鈑金進(jìn)行切割。激光光束發(fā)出后，會(huì)準(zhǔn)確的達(dá)到指定切割位置，集中在一起，不會(huì)對(duì)其他位置的造成影響，光束的切割范圍是固定的，技術(shù)中能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控。鈑金加工生產(chǎn)中對(duì)精準(zhǔn)度的要求十分嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)誤差最終的成品將無(wú)法投入到使用中。溫度短時(shí)間內(nèi)升高，達(dá)到鈑金材料的融化點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)切割加工。融化過(guò)程中溫度繼續(xù)升高，最終以蒸汽的形式蒸發(fā)，材料出現(xiàn)切割口。生產(chǎn)加工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)等影響因素，加工質(zhì)量控制也更方便進(jìn)行，因此切割準(zhǔn)度不會(huì)出現(xiàn)誤差，更節(jié)省時(shí)間，這也是該技術(shù)在鈑金加工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的主要原因，切割前要對(duì)切割點(diǎn)進(jìn)行確定，在這一起始點(diǎn)上，會(huì)最新進(jìn)行切割任務(wù)，移動(dòng)的時(shí)間也要經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算，在某一定點(diǎn)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成切割口寬度過(guò)大，不利于安全使用。路徑控制是通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備來(lái)進(jìn)行的，正式切割時(shí)不會(huì)出現(xiàn)誤差。自動(dòng)化控制系統(tǒng)也需要技術(shù)人員的監(jiān)管，觀察反饋得到的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)誤差要采取應(yīng)急措施，否則產(chǎn)品損壞或者切割參數(shù)不合理都會(huì)造成質(zhì)量問(wèn)題。切割后在材料的表面能夠觀察到明顯的切割線，并且在最初激光照射的位置會(huì)形成孔，可以作為路徑觀察的參照標(biāo)準(zhǔn)。

2 在鈑金加工中應(yīng)用激光切割機(jī)的相關(guān)情況

專業(yè)生產(chǎn)紡織機(jī)械的企業(yè)，主要生產(chǎn)粗紗機(jī)和絡(luò)筒機(jī)兩大系列產(chǎn)品。公司所用激光切割機(jī)由日本三菱公司生產(chǎn)，型號(hào)：ML3015LVP-5036D，所用軟件是日本村田公司的CAMPASS2000E編程軟件，最大切割板厚16mm。

第一，有效借助編程軟件的優(yōu)勢(shì)，充分提升薄板材料的利用率。我們以ML3015LVP-5036D型號(hào)的激光切割機(jī)為例。該型號(hào)激光切割機(jī)采用CAMPASS2000E編程軟件，具有優(yōu)化排料等輔助功能。優(yōu)化排料功能允許使用者在定尺材料上，對(duì)料厚一樣的不同零件進(jìn)行優(yōu)化排列，優(yōu)化排料功能略去了薄板切割時(shí)的開(kāi)料環(huán)節(jié)，不僅材料的裝夾頻率有效降低，還有效降低了工時(shí)。同時(shí)該型號(hào)激光切割機(jī)具有“飛行光路”功能，不僅切割速度非常高，而且由于不需要對(duì)被切割的薄板材料進(jìn)行夾緊，不存在切割死區(qū)的問(wèn)題；并且使切割方案的編排更加合理，加工效率和材料節(jié)能效果均非常突出。

第二，縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，模具應(yīng)用數(shù)量大幅度降低。目前的鈑金加工市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，如何在激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下加工日益增多的鈑金件，需要認(rèn)真考量。如果采用模具生產(chǎn)，不僅模具的設(shè)計(jì)和制造需要周期，而且目前許多新產(chǎn)品的鈑金加工通常是小批量生產(chǎn)，模具使用一次便失去價(jià)值，費(fèi)時(shí)又不經(jīng)濟(jì)。但是采用激光切割機(jī)完全沒(méi)有以上顧慮，激光切割的零件不僅質(zhì)量高，而且沒(méi)有模具環(huán)節(jié)，生產(chǎn)時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，適合小批量生產(chǎn)，對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期日益縮短的市場(chǎng)環(huán)境也是有力的保障。

3 激光切割技術(shù)在應(yīng)用中表現(xiàn)的實(shí)際優(yōu)勢(shì)

3.1 實(shí)現(xiàn)了勞動(dòng)強(qiáng)度和加工成本的雙重降低

第一，20世紀(jì)80年代之前，箱體等基礎(chǔ)的支撐零件，全部是鑄鐵件。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、變形小，缺點(diǎn)是模具制造周期長(zhǎng)，模具費(fèi)用高，不適合單件、小批量生產(chǎn)，環(huán)境污染大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高。20世紀(jì)80年代以后，隨著設(shè)計(jì)理念的變化，幾十年生產(chǎn)一種產(chǎn)品的模式被打破，鋼板焊接結(jié)構(gòu)的機(jī)架、箱體在絡(luò)筒機(jī)和針梳機(jī)產(chǎn)品中出現(xiàn)。由6mm和8mm厚鋼板拼焊成的機(jī)架、箱體，用剪板機(jī)剪出外形，用氣割粗切出板面內(nèi)結(jié)構(gòu)，再用鏜床或加工中心將板面內(nèi)結(jié)構(gòu)精加工成活，有同心度要求的孔，還要焊合后再用鏜床或加工中心加工成活。加工周期很長(zhǎng)，效率很低。有了激光切割機(jī)省去了剪板機(jī)和氣割甚至鏜床或加工中心，絕大部分板件都能在激光切割機(jī)上一次成形，直接進(jìn)行焊接合套，只有很少一些同心度要求很高的孔，需要焊結(jié)成箱體后精加工孔。這樣減少了設(shè)備種類，減少了工序，縮短了工期，提高了效率。使板焊結(jié)構(gòu)的機(jī)架、箱體代替鑄鐵結(jié)構(gòu)的機(jī)架、箱體成為可能。實(shí)現(xiàn)了紡機(jī)零件的以“焊”代“鑄”。由此帶來(lái)的好處就是：減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了環(huán)境污染。在新產(chǎn)品試制方面：大大加快了研發(fā)進(jìn)度，節(jié)省了模具投入，降低了成本。

3.2 縮短了新產(chǎn)品制造周期

在對(duì)激光切割設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)在很對(duì)加工周期來(lái)進(jìn)行，材料的厚度對(duì)周期影響也是十分嚴(yán)重的。因此設(shè)備要具備調(diào)節(jié)功能，根據(jù)生產(chǎn)切割需求合理計(jì)算時(shí)間，輸入數(shù)值后自動(dòng)完成任務(wù)。在激光切割機(jī)投入使用前，鈑金材料加工切割會(huì)使用剪切的形式來(lái)進(jìn)行，但僅僅局限于薄板，厚度在3mm以下，并不能滿足使用需求。隨著鈑金生產(chǎn)加工技術(shù)逐漸進(jìn)步，剪切工藝并不能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置存在嚴(yán)重的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。加工后的產(chǎn)品需要繼續(xù)進(jìn)行精細(xì)化處理，否則切割面會(huì)出現(xiàn)金屬屑。激光切割設(shè)備投入到使用后，此類問(wèn)題得到了解決，加工質(zhì)量不會(huì)再受到原料的厚度影響，能夠快速、準(zhǔn)確的對(duì)切割點(diǎn)進(jìn)行定位，將鈑金材料加工成需要的形式。

3.3 大幅度提高加工效率

剪切需要逐個(gè)零件進(jìn)行，并且對(duì)刀具設(shè)施的磨損也十分嚴(yán)重，加工生產(chǎn)一段時(shí)間后需要停止，對(duì)損壞的刀具進(jìn)行更換，生產(chǎn)成本也會(huì)因此而增大。激光切割技術(shù)的應(yīng)用針對(duì)此類問(wèn)題有更合理的解決方案，不但提升了準(zhǔn)度，并且對(duì)原料也能起到保護(hù)作用，僅僅在切割口處溫度會(huì)升高，其余部分不會(huì)出現(xiàn)破損。時(shí)間與溫度都是可以調(diào)控的，這一優(yōu)異性是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念中所不能比較的，鈑金加工生產(chǎn)的效率得到提升，工序簡(jiǎn)化后檢修過(guò)程也更方便。激光切割機(jī)使我公司厚度4mm以上鋼板的加工效率大大提高。由于沖床噸位的制約，我公司厚度4mm以上鋼板不能放在沖床上沖裁加工，只能用氣割粗加工，再用機(jī)加工設(shè)備精加工成活，這樣的結(jié)果是：浪費(fèi)材料、增加工序、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、成本增加。應(yīng)用激光切割機(jī)后，厚度4mm以上鋼板只要不是精度特別高的尺寸，都能直接切割成活，比氣割的效率還高，精度還好，變形也小，省去了機(jī)加工工序。

結(jié)束語(yǔ)

總之，激光切割機(jī)具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，使它已經(jīng)在許多領(lǐng)域中獲得了非常廣泛地應(yīng)用。展望未來(lái)，激光切割機(jī)也必然會(huì)獲得更好的發(fā)展前景。■

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