激光切割在钣金加工中的应用

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  摘 要:文章首先对激光切割机的切割原理进行论述,帮助明确在钣金加工中应用的原理。其次重点探讨激光切割机的应用现状,与传统的切割加工工艺对比进行,帮助读者明确激光切割技术的先进性,为后续工作任务开展提供稳定的技术保障。
  关键词:激光切割;钣金加工;加工技术
  1 激光以及激光切割机概述
  钣金材料硬度比较大,生产加工环节普通的切工工艺很难达到标准,激光切割利用高温性能对钣金进行切割。激光光束发出后,会准确的达到指定切割位置,集中在一起,不会对其他位置的造成影响,光束的切割范围是固定的,技术中能够实现精准调控。钣金加工生产中对精准度的要求十分严格,一旦出现误差最终的成品将无法投入到使用中。温度短时间内升高,达到钣金材料的融化点,实现切割加工。融化过程中温度继续升高,最终以蒸汽的形式蒸发,材料出现切割口。生产加工过程中不会出现振动等影响因素,加工质量控制也更方便进行,因此切割准度不会出现误差,更节省时间,这也是该技术在钣金加工生产中得到广泛应用的主要原因,切割前要对切割点进行确定,在这一起始点上,会最新进行切割任务,移动的时间也要经过详细计算,在某一定点停留时间过长会造成切割口宽度过大,不利于安全使用。路径控制是通过计算机设备来进行的,正式切割时不会出现误差。自动化控制系统也需要技术人员的监管,观察反馈得到的参数,发现误差要采取应急措施,否则产品损坏或者切割参数不合理都会造成质量问题。切割后在材料的表面能够观察到明显的切割线,并且在最初激光照射的位置会形成孔,可以作为路径观察的参照标准。
  2 在钣金加工中应用激光切割机的相关情况
  专业生产纺织机械的企业,主要生产粗纱机和络筒机两大系列产品。公司所用激光切割机由日本三菱公司生产,型号:ML3015LVP-5036D,所用软件是日本村田公司的CAMPASS2000E编程软件,最大切割板厚16mm。
  第一,有效借助编程软件的优势,充分提升薄板材料的利用率。我们以ML3015LVP-5036D型号的激光切割机为例。该型号激光切割机采用CAMPASS2000E编程软件,具有优化排料等辅助功能。优化排料功能允许使用者在定尺材料上,对料厚一样的不同零件进行优化排列,优化排料功能略去了薄板切割时的开料环节,不仅材料的装夹频率有效降低,还有效降低了工时。同时该型号激光切割机具有“飞行光路”功能,不仅切割速度非常高,而且由于不需要对被切割的薄板材料进行夹紧,不存在切割死区的问题;并且使切割方案的编排更加合理,加工效率和材料节能效果均非常突出。
  第二,缩短了新产品的开发周期,模具应用数量大幅度降低。目前的钣金加工市场竞争非常激烈,如何在激烈的竞争环境下加工日益增多的钣金件,需要认真考量。如果采用模具生产,不仅模具的设计和制造需要周期,而且目前许多新产品的钣金加工通常是小批量生产,模具使用一次便失去价值,费时又不经济。但是采用激光切割机完全没有以上顾虑,激光切割的零件不仅质量高,而且没有模具环节,生产时间短,生产效率高,适合小批量生产,对于产品开发周期日益缩短的市场环境也是有力的保障。
  3 激光切割技术在应用中表现的实际优势
  3.1 实现了劳动强度和加工成本的双重降低
  第一,20世纪80年代之前,箱体等基础的支撑零件,全部是铸铁件。它的优点是结构稳定、变形小,缺点是模具制造周期长,模具费用高,不适合单件、小批量生产,环境污染大,工人劳动强度高。20世纪80年代以后,随着设计理念的变化,几十年生产一种产品的模式被打破,钢板焊接结构的机架、箱体在络筒机和针梳机产品中出现。由6mm和8mm厚钢板拼焊成的机架、箱体,用剪板机剪出外形,用气割粗切出板面内结构,再用镗床或加工中心将板面内结构精加工成活,有同心度要求的孔,还要焊合后再用镗床或加工中心加工成活。加工周期很长,效率很低。有了激光切割机省去了剪板机和气割甚至镗床或加工中心,绝大部分板件都能在激光切割机上一次成形,直接进行焊接合套,只有很少一些同心度要求很高的孔,需要焊结成箱体后精加工孔。这样减少了设备种类,减少了工序,缩短了工期,提高了效率。使板焊结构的机架、箱体代替铸铁结构的机架、箱体成为可能。实现了纺机零件的以“焊”代“铸”。由此带来的好处就是:减轻了工人的劳动强度,减少了环境污染。在新产品试制方面:大大加快了研发进度,节省了模具投入,降低了成本。
  3.2 缩短了新产品制造周期
  在对激光切割设备进行设计时,会在很对加工周期来进行,材料的厚度对周期影响也是十分严重的。因此设备要具备调节功能,根据生产切割需求合理计算时间,输入数值后自动完成任务。在激光切割机投入使用前,钣金材料加工切割会使用剪切的形式来进行,但仅仅局限于薄板,厚度在3mm以下,并不能满足使用需求。随着钣金生产加工技术逐渐进步,剪切工艺并不能达到使用标准,设置存在严重的质量不达标现象。加工后的产品需要继续进行精细化处理,否则切割面会出现金属屑。激光切割设备投入到使用后,此类问题得到了解决,加工质量不会再受到原料的厚度影响,能够快速、准确的对切割点进行定位,将钣金材料加工成需要的形式。
  3.3 大幅度提高加工效率
  剪切需要逐个零件进行,并且对刀具设施的磨损也十分严重,加工生产一段时间后需要停止,对损坏的刀具进行更换,生产成本也会因此而增大。激光切割技术的应用针对此类问题有更合理的解决方案,不但提升了准度,并且对原料也能起到保护作用,仅仅在切割口处温度会升高,其余部分不会出现破损。时间与温度都是可以调控的,这一优异性是传统设计理念中所不能比较的,钣金加工生产的效率得到提升,工序简化后检修过程也更方便。激光切割机使我公司厚度4mm以上钢板的加工效率大大提高。由于冲床吨位的制约,我公司厚度4mm以上钢板不能放在冲床上冲裁加工,只能用气割粗加工,再用机加工设备精加工成活,这样的结果是:浪费材料、增加工序、生产周期长、生产效率低、成本增加。应用激光切割机后,厚度4mm以上钢板只要不是精度特别高的尺寸,都能直接切割成活,比气割的效率还高,精度还好,变形也小,省去了机加工工序。
  结束语
  总之,激光切割机具有的诸多优点,使它已经在许多领域中获得了非常广泛地应用。展望未来,激光切割机也必然会获得更好的发展前景。■
  参考文献
  [1]张民业.激光切割技术在异型零件加工中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化,2013(6).
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  [3]王延昳,刘红,王东华.激光加工在钣金车间的应用分析[J].科技传播,2012(1).
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