激光切割技術(shù)在鈑金加工中的應(yīng)用研究

田 卓

（城林環(huán)保技術(shù)（上海）有限公司，上海 201200）

同西方發(fā)達(dá)國家相比，我國使用激光切割技術(shù)起步較晚。激光切割是激光加工行業(yè)里十分關(guān)鍵的切割工藝技術(shù)，在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中占比高達(dá)70%，極大提高了工業(yè)加工的效率和產(chǎn)品質(zhì)量，為工業(yè)生產(chǎn)效益的提升帶來巨大的便利[1]。我國激光切割技術(shù)開始不斷進(jìn)步，目前已有趕超西方的態(tài)勢(shì)，激光切割技術(shù)具有：精度高、切縫窄、切割面光滑等優(yōu)勢(shì)，對(duì)比傳統(tǒng)的切割方法，對(duì)于被切割件的形狀無特殊要求，適應(yīng)性較強(qiáng)，制作周期更短，而因在切割時(shí)，沒有直接性的接觸，對(duì)比傳統(tǒng)的切割方法，切割后零件出現(xiàn)熱變形，需要二次加工。激光切割技術(shù)有效避免了這種狀況的發(fā)生，對(duì)于切割對(duì)象，也不像傳統(tǒng)的切割方式需要考慮被切割材料的硬度，激光切割對(duì)于高硬度材料，仍然可以進(jìn)行無變形切割，而因?yàn)槠淝懈罡咝剩约霸谇懈顪?zhǔn)備比傳統(tǒng)的時(shí)間也大大減少，使得切割工作過程整體耗時(shí)減少，節(jié)省了加工時(shí)間，同時(shí)因?yàn)榧す馇懈顚?duì)于材料的損耗更小，也節(jié)省了加工成本以及材料的利用率。激光切割機(jī)利用激光技術(shù)進(jìn)行切割，不需要使用切割刀具，也就不會(huì)造成刀具的磨損，切割中不受到材料形狀的限制，操作性強(qiáng)。在工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)當(dāng)中，提高激光切割技術(shù)的應(yīng)用率，提升鈑金加工的工業(yè)技術(shù)水平，對(duì)于我國未來的工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升有著重要意義[2]。

1 激光切割在鈑金加工中的應(yīng)用

1.1 鈑金膜具的生產(chǎn)

近年來，鈑金的生產(chǎn)企業(yè)的競爭較為嚴(yán)重，而目前市場的需求大多以無切削以及小型鈑金件為主，這時(shí)滿足用戶數(shù)量較少的產(chǎn)品快速交換的需求是每個(gè)企業(yè)面臨的一個(gè)大問題。而大部分小型鈑金料是由模具制造的，對(duì)于并不會(huì)大批量的小型零件，需要花費(fèi)時(shí)間和成本去對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，而隨著激光切割技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于個(gè)別小型鈑金零件，完全可以使用激光切割來之間解決，對(duì)于無切割的鈑金料，也可以用激光切割來幫助鈑金模具的生產(chǎn)，并且對(duì)于需求量小的材料，完全可以通過薄片少量生產(chǎn)，而且可以及時(shí)對(duì)于需求、生產(chǎn)中出現(xiàn)的另外要求隨時(shí)進(jìn)行修改，而激光切割的應(yīng)用大大的提高的對(duì)于小型鈑金件以及無切割鈑金件的生產(chǎn)效率，同時(shí)幫助企業(yè)降低了生產(chǎn)成本，有效的增加了企業(yè)的競爭力，并且隨著工藝的熟練和經(jīng)驗(yàn)的提高，也可以加快產(chǎn)品的開發(fā)[3]而目前的市場需求，加強(qiáng)了對(duì)于產(chǎn)品的多樣性的要求，使用鈑金切割技術(shù)幫助模具的設(shè)計(jì)以及開發(fā)，可以讓企業(yè)更好的把握市場。對(duì)比傳統(tǒng)的鈑金模具以及模具的生產(chǎn)方法由激光切割所生產(chǎn)的模具精度更高，質(zhì)量更好。

1.2 鈑金薄板的切割

對(duì)于鈑金的薄板切割，尤其是對(duì)精度、質(zhì)量要求較高的鈑金薄板的切割，傳統(tǒng)的機(jī)械切割方法難以滿足需求，不但加工效率低下，對(duì)于精度的要求也難以達(dá)到，在切割后常常要進(jìn)行二次加工，并且在加工過程中的靈活性較差，而且不能同數(shù)控技術(shù)一同結(jié)合，不具備自動(dòng)加工的能力，也影響了成本[4]。而激光切割可以運(yùn)用數(shù)控?cái)?shù)據(jù)，只要輸入相關(guān)參數(shù)，就可以進(jìn)行加工。切割也可以對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行全自動(dòng)高精度的加工。根據(jù)不同的切割要求，激光光源的功率范圍為5W～90KW。激光源的功率通常為100W和1500W，用于切割金屬板。當(dāng)切割寬度在0.15mm和0.2mm之間時(shí)，激光陀螺的輸出功率應(yīng)小于1500W，100W到152W。光源的模式是單模振蕩，切割面相對(duì)平坦。當(dāng)溝槽寬度約為1mm時(shí)，激光源的輸出功率達(dá)到。速度應(yīng)大于1500千瓦。在激光切割進(jìn)行中，也可以使用自動(dòng)技術(shù)將多種加工相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加工步驟。運(yùn)用激光切割和其它設(shè)備的連接，使加工一體化，在同一設(shè)備中可以進(jìn)行多種加工，提高了加工效率，同其它設(shè)備相連接的生產(chǎn)模式，也令產(chǎn)品的精度得到了提升。激光切割技術(shù)不僅僅能夠幫助產(chǎn)品的成型切割，對(duì)于半成品和成品的鉆孔和打孔技術(shù)，尋找合適的打孔點(diǎn)采取爆破穿孔和脈沖穿孔[5]。爆破穿孔技術(shù)具有效率高，成本低，采取連續(xù)的激光對(duì)材料進(jìn)行燒蝕以此達(dá)到打孔的目的，而脈沖穿孔技術(shù)則是使用脈沖激光來熔化材料的表面，對(duì)比爆破穿孔技術(shù)，精度更高，對(duì)于材料的損耗更小，更為常用。

2 實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析

采用傳統(tǒng)的機(jī)械切割方法與激光切割技術(shù)，在使用同一種鈑金材料下進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，機(jī)械切割方法的的主軸轉(zhuǎn)速為4000r/min，線速度200m/min，電動(dòng)機(jī)功率為5.5KW。激光切割的參數(shù)為，激光功率P=2800W，氮?dú)鈿鈮簆=0.7MPa切割速度為1500mm/min。本次實(shí)驗(yàn)，共進(jìn)行了5次切割實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 機(jī)械切割與激光切割對(duì)比圖

如圖1所示，使用機(jī)械切割和激光切割方法進(jìn)行比較性實(shí)驗(yàn)，用切割實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)品的粗糙度來確認(rèn)兩者的精度對(duì)比，激光切割技術(shù)的產(chǎn)品粗糙度均低于機(jī)械切割技術(shù)，而且隨著切割次數(shù)的增加，機(jī)械切割的刀具逐漸磨損，使得產(chǎn)品的粗糙度對(duì)比更加明顯。

3 結(jié)語

本文對(duì)激光切割技術(shù)在鈑金加工中的應(yīng)用方法進(jìn)行了相關(guān)研究，激光切割對(duì)于企業(yè)模具的生產(chǎn)縮減了生產(chǎn)成本以及設(shè)計(jì)時(shí)間，對(duì)于鈑金薄板的切割，實(shí)現(xiàn)了一體化，數(shù)控化，自動(dòng)化。不光提高了質(zhì)量，也讓整體加工更具效率。并且對(duì)于機(jī)械切割和激光切割的精度對(duì)比，進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析。經(jīng)本文研究激光切割對(duì)比傳統(tǒng)的切割方法在加工鈑金材料上具有較大的優(yōu)勢(shì)。