切割加工資訊
- 廠家介紹福清激光切割加工應用技術(shù)2022-03-07
- 福州鈑金激光切割加工中如何實現(xiàn)精度高??2021-11-01
- 福州激光切割加工技術(shù)都有什么特點2021-11-01
- 福州激光焊接加工的優(yōu)勢都有哪些?2021-11-01
- 激光切割加工生銹材料注意事項有哪些呢?2021-10-19
淺析福建大功率激光切割機能否是未來的趨勢?
隨著重工業(yè)的不斷發(fā)展,激光切割技術(shù)從薄板切割向厚板大尺寸切割方向發(fā)展,激光切割逐漸進入大功率時代。新時代工業(yè)制造對金屬板材切割精度、速度、厚度提出了新的要求,激光切割機可實現(xiàn)的功率越來越高。從工業(yè)的發(fā)展來看,大功率激光切割機是一定階段的必然產(chǎn)物,也是行業(yè)發(fā)展的大勢所趨。
01
序言
在金屬板材加工領(lǐng)域中,激光切割機的優(yōu)勢非常凸顯,因精度高、速度快、質(zhì)量好等優(yōu)點,已逐漸取代傳統(tǒng)的加工工藝,成為金屬板料切割的核心設(shè)備[1]。從激光切割機興起,到光纖激光切割機取代YAG、CO2等機器,再到大功率激光切割機的不斷推出,對于切割厚板和切割效率來說,大功率的設(shè)備已經(jīng)是大勢所趨。
近年來,大功率激光切割機成了激光切割領(lǐng)域的熱門話題,眾多企業(yè)不斷推出萬瓦級以上的光纖激光切割設(shè)備。對于鈑金加工行業(yè)來說,大功率切割設(shè)備的誕生,大大提升了鈑金切割的厚度和效率。這種大功率切割機的出現(xiàn),不斷打破材料切割厚度的級限。由此帶來的加工厚板價格降低,形成一個良好的循環(huán),促進激光切割應用領(lǐng)域的進一步擴大。
02
大功率激光切割機的簡介
(1)大功率切割機介紹
激光切割機可根據(jù)功率分為小功率、中功率和大功率。對于厚度一般的不銹鋼和碳素鋼,小功率激光切割機就可以進行良好的切割。而對于切割厚板和切割效率來說,大功率的激光切割機可以很好的實現(xiàn)。因此,激光器功率在萬瓦級以上的激光切割機統(tǒng)稱為大功率激光切割機(見圖1)。
(2)光纖激光器功率的規(guī)格
針對激光切割金屬板材厚度的不同,大功率切割機上所選的光纖激
光器的功率規(guī)格也不同,從目前發(fā)展趨勢上來看,在金屬加工市場中,各大中小型企業(yè)逐漸升級到多種規(guī)格,見表1。
(3)使用氣體的規(guī)格
在大功率激光切割機工作時,為保障切割的精度、切割的速度、切割斷面的效果等諸多優(yōu)勢,對所使用的氧氣純度要求較高,一般要求純度為99.99%。
03
大功率激光切割機的特點
3.1 技術(shù)突破
(1)高動態(tài)性能的高速切割機床
搭載萬瓦級光纖激光器的機床,采用新款的三角形結(jié)構(gòu)橫梁,其特點:①重量減輕30%,動態(tài)性能明顯提升。②較大移動速度可達到200m/min,加速度為4g的動態(tài)響應特性。③底座增加了重量,約為20%,改變機床固定方式,消除高加速度運動對機床沖擊力的影響。
(2)全新的軟件系統(tǒng)
軟件及控制系統(tǒng)就像機床的大腦及指揮中心,機床運行的精度、效率除了硬件升級帶來的紅利之外,整機性能的差異主要來自于軟件及控制系統(tǒng)的不同,且往往差異很大。
(3)可實現(xiàn)速度達100m/min的穩(wěn)定切割
①電容式傳感器的響應速度比傳統(tǒng)的切割頭提高了3倍。②Z軸速度提升,運行無停頓,且更為流暢,薄板切割效率提升30%以上,提升蛙跳功能的效能,改進了加速度適應功能。③完善快速穿孔與精密穿孔功能以及遠程診斷功能,為實現(xiàn)“工業(yè)4.0”的功能預留了智能接口[2]。
3.2 切割頭特點
大功率切割頭在高功率連續(xù)作業(yè)的情況下是確保切割穩(wěn)定的核心部件,具有以下特點:①大功率切割頭有著密封性更好和冷卻更充分的冷卻系統(tǒng)、應用范圍更加廣泛的焦點和耐高溫的鏡片。②大功率熱透鏡效應的影響,切割頭在長時間的工作下,光束會有焦點漂移的現(xiàn)象發(fā)生,為了克服焦點漂移的問題,大功率切割頭采用了新的氣路設(shè)計結(jié)構(gòu)及更換了新結(jié)構(gòu)的噴嘴,從而來提高切割的速度及切割的穩(wěn)定性。
3.3 大功率激光切割能力
(1)切割厚板的厚度不斷提升
目前大功率激光切割機切割鋁合金板材厚度可達40mm,不銹鋼板材厚度可達130mm,隨著大功率激光切割機技術(shù)的不斷升級,切割材料的厚度還會不斷增加,加工厚板的價格會逐漸降低,并加快促進大功率激光切割機在厚板領(lǐng)域中的應用[3]。
(2)切割中薄板的效率倍增
①切割厚度為3~10mm的不銹鋼板材時,10 000W激光切割機的切割速度是6000W的兩倍以上。②10 000W激光切割機在碳素鋼的切割應用中,可以達到18~20mm/s的快速亮面切割,是普通標準切割速度的兩倍。③可以用壓縮空氣或氮氣切割12mm以內(nèi)的碳素鋼板,切割效率是氧氣切割碳素鋼速度的6~7倍。
3.4 床身特點
(1)設(shè)備配備了chao強承重的機械結(jié)構(gòu)
大功率切割機都配備了鑄鐵床身,采用較低抗拉強度200MPa的片狀石墨鑄鐵一體澆鑄成形,含碳量、抗壓強度、減振性以及耐磨性等都有大幅度的提高(見圖3)。
(2)鑄鐵床身的特性
①床身具備良好的潤滑性能、耐腐蝕性和尺寸穩(wěn)定性,減少因床身振動帶來的加工誤差。②降低設(shè)備在使用時的損耗,提高穩(wěn)定性系數(shù)30%以上,提高質(zhì)量精度30%以上,提高床身壽命達70年以上。
3.5 自動更換噴嘴
(1)手動更換噴嘴模式
切割中根據(jù)切割材料的厚度及材質(zhì)需要更換噴嘴,多年來一直采用人工手動更換噴嘴的形式,這樣不僅效率低下,需要技術(shù)人員重復勞動,而且難以保障更換后的精度和穩(wěn)定性。如何高,效、快速地更換噴嘴,并保障每次更換都萬無一失并保持精度,是激光切割領(lǐng)域的一個技術(shù)難題。
(2)自動更換噴嘴技術(shù)
大功率激光切割機應用了噴嘴自動更換的功能。可實現(xiàn)噴嘴的自動更換、激光頭的標定、噴嘴全自動清洗等功能,降低了人工重復勞動量。噴嘴自動更換時在觸摸屏上操作相應的命令即可實現(xiàn)。自動更換噴嘴技術(shù)具有以下優(yōu)勢:
1)降低勞動強度,保障了更換噴嘴時的定位精度和工作穩(wěn)定性。
2)配套了完善的控制系統(tǒng),能實現(xiàn)根據(jù)不同的材質(zhì)和不同的板厚自動更換噴嘴的型號和規(guī)格,減少了由人工來更換的時間,從而提高了生產(chǎn)效率。
3)自動更換噴嘴為全封閉式的防護裝置,為噴嘴設(shè)備和人身安全提供了很好的保障。
3.6 閃電穿孔及級限小孔成形
(1)閃電穿孔
穿孔時間短,熱聚焦能量小,起刀點穩(wěn)定,保持隨動系統(tǒng)的穩(wěn)定性,可以保障達到較佳的切割效果。閃電穿孔優(yōu)點見表2。
(2)級限小孔
激光切割行業(yè),一直認為板材的厚度即為切割小孔的較小直徑,大功率激光切割機可以實現(xiàn)較小孔的直徑為板厚的0.15倍,甚至更小,如圖4所示。
04
大功率激光切割機的優(yōu)勢
(1)高速度
激光切割速度已chao過20m/min,加工切割機的兩軸移動速度可以達到250m/min,加速度在運行過程中已經(jīng)達到10g左右。
(2)高精度
1mm厚的板材中?10mm左右的小孔,每分鐘可以切割500個左右。在切割過程中這些小孔之間的誤差非常小。
(3)向厚板方向發(fā)展
大功率激光切割機的功率逐步加大,相應切割的厚板尺寸也不斷增加。
(4)向大尺寸方向發(fā)展
激光切割技術(shù)的加工尺寸范圍也在不斷加大,激光切割技術(shù)已經(jīng)開始朝著大尺寸的方向發(fā)展。
(5)自動無人化
激光切割技術(shù)的自動無人化具有發(fā)展的必要性和緊迫性。①計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應用促使激光切割技術(shù)實現(xiàn)了自動無人化。②市場對這種技術(shù)的應用需求也不斷增大,促使激光切割技術(shù)要實現(xiàn)全自動無人化。
(6)智能化
按照工業(yè)4.0的技術(shù)要求,緊跟智能制造的步伐。采用準確的圖形識別技術(shù),簡單的操作工序,便捷的人機智能交互,實現(xiàn)了激光器與計算機控制、數(shù)控技術(shù)、光學系統(tǒng)、高精度和自動化定位裝置等結(jié)合起來,將自動排料、切割工藝數(shù)據(jù)庫、遠程故障診斷、遠程控制等集成為一體,滿足大批量及復雜零件加工的需要[3-4]。
05
結(jié)束語
(1)大功率設(shè)備發(fā)展
激光切割作為切割加工中非常理想的加工手段,代表著現(xiàn)代金屬加工技術(shù)的發(fā)展方向。大功率激光切割機目前也正在向著高速度、高精度、大幅面、三維切割及特種材料切割等領(lǐng)域進行關(guān)鍵性技術(shù)研究和發(fā)展,從而促進大功率激光切割的技術(shù)發(fā)展來滿足日益增長的市場需
求。
(2)大功率設(shè)備選擇
一些企業(yè)在選擇大功率激光切割設(shè)備時,需要慎重考慮:除了切割速度和精度外,特別要檢驗滿功率連續(xù)切割時的穩(wěn)定性和一致性,機床的速度匹配能力,機床控制的先,進性及精度壽命等。不能像購買小功率激光切割設(shè)備那樣,簡單比較價格因素。大功率意味著高投入,高投入蘊含著高風險。企業(yè)在進入這個高回報市場時,一定要認識到其風險性。