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无损激光切割

2020-09-15 11:30
来源: 广东库迪

数控和激光技术的发展,使得金属板料的激光切割工艺日趋成熟,切割成本降低,效率提高,国内外都出现了以激光切割机为主机的激光落料线。

落料生产的特点,是批量大,落料件的表面质量要求高。在效率和质量两个方面,传统的激光切割机无法满足落料生产的需要。

广东库迪二机激光装备有限公司研发出无损激光切割技术,并应用于激光落料线。如图1所示,激光落料线的工艺流程是,金属卷料经开卷和矫平,送入激光切割机,切割完成后,自动堆垛成品,并把废料送入废料箱。

无损激光切割

如表1所示,对比传统冲压落料和四种激光落料(切割)的特点,可以看出,皮带支撑型和往复型激光落料线具有明显的综合优势。同时,与压力机和模具相比,激光切割主机还具备价格优势,因此,激光落料线的市场份额呈明显的增长趋势。

无损激光切割

无损激光切割得到的落料件,表面无划伤、无粉尘污染,切缝无渣瘤、毛刺小,如图2所示,可以直接用于下工序的冲压生产。

无损激光切割

落料件的切缝无渣瘤、毛刺小,不仅仅是冲压工艺对落料件的要求,同时也保证了落料件自动码垛的可靠性和垛堆的质量。图3显示了钢-铝-钢复合板落料件的高质量垛堆。

无损激光切割

广东库迪二机激光装备有限公司(简称库迪二机)经过8年研发,掌握了多项核心技术,推出皮带支撑型和往复型两种激光落料线,成为国内激光落料领域的领跑者。

1. 无损激光切割的技术基础

库迪二机在掌握激光落料、全数字化产线及相关工艺的核心技术的基础上,研发出多种型号的激光落料线。该产线的核心技术包括:随动光缝、无损激光切割、连续变速送料、工艺包和材料利用率优化等,技术架构如图4所示。这些技术使库迪二机的激光落料线具有明显的特点和优势。

无损激光切割

由于掌握了先进技术,库迪二机的产品得到了市场的认可,公司的销售业绩持续增长。

1.1. 激光落料数控系统

库迪公司经过6年的研发,成功开发出具有国际先进水平,国内领先的激光落料数控系统LS100,填补了国内空白。如图5所示。

无损激光切割

连续加工控制方法是激光落料数控系统的关键技术,属于国内首创,获得了国家发明专利。该项技术使LS100实现在板料连续变速送料运动中完成切割加工,充分满足了激光落料的工艺需求。如图6所示。

无损激光切割

数控系统LS100经过3年累计多条激光落料线的应用,在功能、性能和可靠性等方面得到了完善。

1.2. 全数字化激光落料线

库迪公司从2016年开始研发激光连续切割机,2017年建成国内首条激光连续落料实验线。

无损激光切割

2019年至2020年已实现多条激光落料线投产。

无损激光切割

激光落料线的所有设备都采用数控技术控制,实现了整线的完全数字化和自动化,落料产品切换方便快捷,设备和生产的状态、数据可以远程调用,无缝接入智能工厂和数字化工厂。

1.3. 随动光缝及无损激光切割技术

随动光缝技术是提高切割质量的关键技术。随动光缝技术利用皮带支撑,使切割头下方形成空隙光缝,并跟随切割头运动。这样就保证料带、落料件和废料都能得到连续的支撑,同时激光束穿透料带后不会被阻挡,与传统激光切割机相比,切割质量大大提高。

采用随动光缝,可以保证落料件表面无划伤、无沾污,边缘无渣瘤、毛刺小,实现了无损激光切割。

1.4. 连续变速送料技术

连续变速送料,是实现激光落料工艺优化的关键技术。

切割速度与精度是互相矛盾的,需要根据落料件的设计要求来平衡、优化二者的关系,实现高速切割低精度轮廓,低速切割高精度轮廓,达到质量和效率的优化,如图9所示。

无损激光切割

通过连续变速送料技术,实现切割运动与送料运动的插补联动,进而实现工艺优化。

1.5. 工艺包技术

当落料件材质和厚度发生变化时,需要调整激光功率、焦点、辅助气体压力、矫平机参数和切割速度等工艺参数,才能保证切割质量。

工艺包技术将工艺参数与落料件的材质和厚度等参数在数据库中关联起来,使整条落料线能自动适应材料的切换,实现全数字化、全自动化的生产控制。

1.6. 材料利用率优化技术

采用材料利用率优化技术,与冲压落料和传统激光切割相比,可提高材料利用率5~10%,显著降低了材料成本。

2. 应用分析

以常见汽车内外钣金为例,按4,000小时年时基数计算,激光落料线的年产能达到1~7百万件,材料利用率达到79%~100%,加工成本为0.72~4.29元/件。

无损激光切割

3. 结语

激光落料是一种全新的落料生产线,并以其全数字化和无损落料的特点,受到市场的青睐,成为落料厂商扩充产能、技术升级的首选。

来源:广东库迪二机激光装备有限公司

作者:王建业,杨燕萍,张朋,谢嘉伟,王广川

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