伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床和激光切割機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

李倩

（建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州213022）

伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床和激光切割機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

李倩

（建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州213022）

伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床具有激光切割機(jī)無法取代的功能，成型加工是激光的最大弊端。轉(zhuǎn)塔沖床具有激光切割機(jī)全部的功能，且具有激光切割機(jī)不能加工成型不能加工立體異形零件的等眾多特點(diǎn)。激光切割能加工的零件沖床基本上都能干，立體成型的加工激光不如沖床，但精密切割上面還是激光比較拿手。

伺服數(shù)控沖床；激光切割機(jī)；成型加工

筆者是一名在校高職教師，因教學(xué)需要曾到某公司掛職鍛煉，接觸過一些伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床和激光切割機(jī)，該公司主要做一些醫(yī)療器械盒，醫(yī)用滅菌消毒器械盒這類產(chǎn)品，其主要加工手段是鈑金加工折彎裝配為主，主要使用的原材料是2.00mm厚度的5052 H32鋁板和1.50mm厚度的SS304不銹鋼板，針對產(chǎn)品表面處理分別做陽極氧化以及鈍化/電拋光。因?yàn)楫a(chǎn)品的原因，會用到激光切割和數(shù)控沖壓技術(shù)。

1 激光切割機(jī)

激光是一種光，與其他自然光一樣，是由原子（分子或離子等）的躍遷產(chǎn)生。但與普通光不同的是激光僅在最初極短時間內(nèi)依賴于自發(fā)輻射，此后過程完全由激輻射所決定，因此激光具有非常純正的顏色，幾乎沒有發(fā)散的方向性、極高的發(fā)光強(qiáng)度和高相干性。

激光切割機(jī)在切割過程中，光束經(jīng)切割頭透鏡聚焦成一個很小的焦點(diǎn)，使焦點(diǎn)處達(dá)到較高功率密度，其中切割頭固定在z軸上。這時，光束輸入熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分熱量，材料很快被加熱到熔化與汽化溫度，與此同時，一股高速氣流從同軸或非同軸側(cè)將熔化及汽化的材料吹出，形成材料切割的孔洞。隨著焦點(diǎn)與材料的相對運(yùn)動，使孔洞形成連續(xù)寬度很窄的切縫，完成材料的切割工作。切縫時工藝參數(shù)（切割速度，激光器功率，氣體壓力等）及運(yùn)動軌跡均由數(shù)控系統(tǒng)所控制，割縫處的熔渣被一定壓力輔助氣體吹除。

但是激光光束都具有一定的發(fā)散角，呈“錐形”。當(dāng)“錐形”高度改變時（相當(dāng)于激光切割機(jī)光路長度改變），聚焦透鏡表面光束橫截面面積也會隨之改變。此外，光還具有波的性質(zhì)，因此，不可避免的會出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射會使光束在傳播過程中發(fā)生橫向擴(kuò)展，該現(xiàn)象存在于所有光學(xué)系統(tǒng)中，能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用，當(dāng)光路長度變化時，作用在透鏡表面的光束直徑時刻發(fā)生著變化，這就會引起焦點(diǎn)大小和焦點(diǎn)深度變化，但對焦點(diǎn)位置的影響很小。如果焦點(diǎn)大小和焦點(diǎn)深度在連續(xù)加工中發(fā)生變化，必然會對加工產(chǎn)生很大的影響，比如，會造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會割不透或燒蝕板材等。這是激光切割機(jī)原理導(dǎo)致的加工弊端。

2 伺服數(shù)控沖床

數(shù)控沖床可用于各類金屬薄板零件加工，可以一次性自動完成多種復(fù)雜孔型和淺拉伸成型加工，（按要求自動加工不同尺寸和孔距的不同形狀孔，也可用小沖模以步?jīng)_方式?jīng)_大的圓孔、方形孔、腰形孔及各種形狀曲線輪廓等，也可進(jìn)行特殊工藝加工，如百葉窗、淺拉伸、沉孔、翻邊孔、加強(qiáng)筋、壓印等）。通過簡單模具組合,相對于傳統(tǒng)沖壓而言，其加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；其加工幅面大：一次可以完成1.5m×5m加工幅面；可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件，可做剪切成形等；加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間；沖床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高；沖床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度；操作簡單，具備一定基礎(chǔ)電腦知識培訓(xùn)2～3天均可上手操作；能節(jié)省大量的模具費(fèi)用，可以使用低成本和短周期加工小批量、多樣化的產(chǎn)品，具有較大的加工范圍與加工能力，從而及時適應(yīng)市場與產(chǎn)品的變化。

伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床的加工方式：①單沖：單次完成沖孔，包括直線分布、圓弧分布、圓周分布、柵格孔的沖壓。②同方向的連續(xù)沖裁：使用長方形模具部分重疊加工的方式，可以進(jìn)行加工長型孔、切邊等。③多方向的連續(xù)沖裁：使用小模具加工大孔的加工方式。④蠶食：使用小圓模以較小的步距進(jìn)行連續(xù)沖制弧形的加工方式。⑤單次成形：按模具形狀一次淺拉伸成型的加工方式。⑥連續(xù)成形：成型比模具尺寸大的成型加工方式，如大尺寸百葉窗、滾筋、滾臺階等加工方式。⑦陣列成形：在大板上加工多件相同或不同的工件加工方式。

無論是激光切割，還是數(shù)控沖床都是生產(chǎn)加工中必不可少的加工手段，需要掌握其不同的特點(diǎn)以便選擇最好、最經(jīng)濟(jì)的加工方式進(jìn)行加工，通過筆者的經(jīng)驗(yàn)，兩者有以下的一些特點(diǎn)和不同：數(shù)控沖床主要沖裁直線、方孔、圓孔、OB孔，圖案簡單固定，主要的材料為6mm以下的碳鋼板以及鋁板，厚度2mm以上的不銹鋼板已經(jīng)不推薦使用數(shù)控沖床，因?yàn)椴馁|(zhì)粘度大，硬度高，跳料，粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重，同時對于模具消耗也大?？傮w說來，數(shù)控沖床加工速度快，模具是定死的，如果需要新開發(fā)模具，周期至少三周，費(fèi)用高，柔性化程度不高。連接點(diǎn)毛刺去除麻煩，接刀痕明顯。針對長度在500mm以內(nèi)的零件加工精度在+/-0.10mm左右。激光切割柔性化程度更高，切割速度更快，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)周期短，加工不變形，無需模具，任何形狀都可以一次精密成形，針對長度在500mm以內(nèi)的零件加工精度在+/-0.05mm左右。但相較于沖床成本簡單圖形的落料成本較高，切割線周圍的熔渣影響表面質(zhì)量。滾筋，敲落孔，百葉窗等立體異形零件不能使用激光切割機(jī)進(jìn)行制造。但不管怎樣，在實(shí)際生產(chǎn)中，都需要按照零件圖紙選擇適當(dāng)?shù)募庸な侄尾拍塬@得最佳收益。

［1］張力重，林紅旗.交流伺服驅(qū)動機(jī)械式壓力機(jī)的發(fā)展［J］．裝配制造技術(shù)，2007，（2）：49-52．

［2］盧秋霞，等.數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主傳動的發(fā)展［J］．儀器儀表用戶，2007（6）：127-129．

［3］劉振堂.國外數(shù)控沖床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］．鍛壓機(jī)械，2002，（6）：7-9．

［4］馬闖.肘扦式數(shù)控沖床的分析與優(yōu)化［D］．南京：南京航空航天大學(xué)，2007．

Application of Servo Turret CNC Punch and Laser Cutting Machine in Actual Production

LI Qian
（Changzhou Jiandong Vocational and Technical College，Changzhou，Jiangsu 213022，China）

ServoturretCNCpunchcannotreplacethefunctionoflasercuttingmachine.Moldingprocessingisthebiggestdrawbacksoflaser.Turretpunchhasallthefeaturesoflasercuttingmachine，andhas characteristics that can not be processed，can not be processedthree-dimensionalspecialpartsandmanyotherfeatureswhichalasercuttingmachinedoesn'thave.punchcanprocessall the parts that can be processed by laser cutting，punch has an advantage of three-dimensional processing over the laser，but laser is goodintheprecisioncutting.

servo CNC punch press；laser cutting machine；molding processing

TG385.1

A

2095-980X（2017）03-0017-01

2017-02-26

李倩，主要研究方向：數(shù)控。