數(shù)字化激光落料線的特點(diǎn)與應(yīng)用

文/王建業(yè)·廣東庫迪二機(jī)激光裝備有限公司

數(shù)控和激光技術(shù)的發(fā)展，使得金屬板料的激光切割工藝日趨成熟，切割成本逐漸降低，效率越來越高，并且國內(nèi)外都出現(xiàn)了以激光切割機(jī)為主機(jī)的激光落料線。目前激光落料線的工藝流程是金屬卷料經(jīng)開卷和矯平，送入激光切割機(jī)，切割完成后，自動堆垛成品，并把廢料送入廢料箱。

如表1所示，對比傳統(tǒng)沖壓落料和四種激光落料（切割）的特點(diǎn)，可以看出，皮帶支撐型和往復(fù)型激光落料線具有明顯的綜合優(yōu)勢。同時(shí)，與壓力機(jī)和模具相比，激光切割主機(jī)還具備價(jià)格優(yōu)勢，因此，激光落料線的市場份額呈明顯的增長趨勢。本文主要介紹庫迪二機(jī)的皮帶支撐型和往復(fù)型兩種激光落料線，并分析其技術(shù)特點(diǎn)以及優(yōu)勢以供參考。

表1 大件薄料落料方法對照表

技術(shù)特點(diǎn)

本司在掌握激光落料、全數(shù)字化生產(chǎn)線及相關(guān)工藝的核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出多種型號的激光落料線。該生產(chǎn)線的核心技術(shù)包括：無損落料、連續(xù)變速送料、隨動光縫、工藝包和材料利用率優(yōu)化等等，其技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

激光落料數(shù)控系統(tǒng)

圖2為激光落料數(shù)控系統(tǒng)LS100。連續(xù)加工控制方法是激光落料數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，屬于國內(nèi)首創(chuàng)，獲得了國家發(fā)明專利。該項(xiàng)技術(shù)使LS100實(shí)現(xiàn)在板料連續(xù)變速送料運(yùn)動中完成切割加工，充分滿足了激光落料的工藝需求，如圖3所示。

全數(shù)字化激光落料線

庫迪二機(jī)從2016年開始研發(fā)激光連續(xù)切割機(jī)，2017年建成國內(nèi)首條激光連續(xù)落料實(shí)驗(yàn)線，2019年實(shí)現(xiàn)3條生產(chǎn)線投產(chǎn)落料（圖4），2020年已實(shí)現(xiàn)累計(jì)8條生產(chǎn)線投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)累計(jì)銷售12條激光落料線。

激光落料線的所有設(shè)備都采用數(shù)控技術(shù)控制，實(shí)現(xiàn)了整線的完全數(shù)字化和自動化，落料產(chǎn)品切換方便快捷，設(shè)備和生產(chǎn)的狀態(tài)、數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)程調(diào)用，無縫接入智能工廠和數(shù)字化工廠。

無損落料技術(shù)

庫迪二機(jī)的激光落料工藝，可以保證落料件表面無劃傷、無沾污，邊緣無渣瘤、毛刺小，實(shí)現(xiàn)了無損落料。

連續(xù)變速送料技術(shù)

連續(xù)變速送料，是實(shí)現(xiàn)激光落料工藝優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)。

切割速度與精度是互相矛盾的，需要根據(jù)落料件的設(shè)計(jì)要求來平衡、優(yōu)化二者的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)高速切割低精度輪廓，低速切割高精度輪廓，達(dá)到質(zhì)量和效率的優(yōu)化，如圖5所示。通過連續(xù)變速送料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)切割運(yùn)動與送料運(yùn)動的插補(bǔ)聯(lián)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化。

隨動光縫技術(shù)

隨動光縫技術(shù)是提高切割質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。隨動光縫技術(shù)利用皮帶支撐，使切割頭下方形成空隙光縫，并跟隨切割頭運(yùn)動。這樣就保證料帶、落料件和廢料都能得到連續(xù)的支撐，同時(shí)激光束穿透料帶后不會被阻擋，與傳統(tǒng)激光切割機(jī)相比，切割質(zhì)量大大提高。

工藝包技術(shù)

當(dāng)落料件材質(zhì)和厚度發(fā)生變化時(shí)，需要調(diào)整激光功率、焦點(diǎn)、輔助氣體壓力、矯平機(jī)參數(shù)和切割速度等工藝參數(shù)，才能保證切割質(zhì)量。

表2 落料件產(chǎn)能及加工成本估算表

工藝包技術(shù)是將工藝參數(shù)與落料件的材質(zhì)和厚度等參數(shù)在數(shù)據(jù)庫中關(guān)聯(lián)起來，使整條落料線能自動適應(yīng)材料的切換，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、全自動化的生產(chǎn)控制。

材料利用率優(yōu)化技術(shù)

材料利用率優(yōu)化技術(shù)，可提高材料利用率5%～10%，顯著降低了材料成本。

應(yīng)用分析

以常見汽車內(nèi)外鈑金為例，按4000小時(shí)年時(shí)基數(shù)計(jì)算，激光落料線的年產(chǎn)能達(dá)到100萬～700萬件，材料利用率達(dá)到79%～100%，加工成本為0.72～4.29元/件，如表2所示。

結(jié)束語

激光落料是一種全新的落料生產(chǎn)線，并以其全數(shù)字化和無損落料的特點(diǎn)，受到市場的青睞，成為落料廠商擴(kuò)充產(chǎn)能、技術(shù)升級的首選。