作者簡介：王建業(yè)，總工程師，主要從事激光落料工藝研究、數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)和激光落料生產線的制造與應用。曾獲得國家教委科技進步三等獎、順德科技人員突出貢獻三等獎等7項榮譽，并在國內外核心刊物發(fā)表論文5 篇，擁有發(fā)明專利5 項、實用新型專利7 項。

數(shù)控和激光技術的發(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，并且國內外都出現(xiàn)了以激光切割機為主機的激光落料線。目前激光落料線的工藝流程是金屬卷料經開卷和矯平，送入激光切割機，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，可以看出，皮帶支撐型和往復型激光落料線具有明顯的綜合優(yōu)勢。同時，與壓力機和模具相比，激光切割主機還具備價格優(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的皮帶支撐型和往復型兩種激光落料線，并分析其技術特點以及優(yōu)勢以供參考。

表1 大件薄料落料方法對照表

技術特點

本司在掌握激光落料、全數(shù)字化生產線及相關工藝的核心技術的基礎上，研發(fā)出多種型號的激光落料線。該生產線的核心技術包括：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，其技術架構如圖1 所示。

圖1 技術架構圖

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)的關鍵技術，屬于國內首創(chuàng)，獲得了國家發(fā)明專利。該項技術使LS100 實現(xiàn)在板料連續(xù)變速送料運動中完成切割加工，充分滿足了激光落料的工藝需求，如圖3 所示。

圖2 庫迪激光落料數(shù)控系統(tǒng)LS100

圖3 連續(xù)加工方法示意圖

全數(shù)字化激光落料線

庫迪二機從2016 年開始研發(fā)激光連續(xù)切割機，2017 年建成國內首條激光連續(xù)落料實驗線，2019 年實現(xiàn)3 條生產線投產落料（圖4），2020 年已實現(xiàn)累計8 條生產線投產，實現(xiàn)累計銷售12 條激光落料線。

激光落料線的所有設備都采用數(shù)控技術控制，實現(xiàn)了整線的完全數(shù)字化和自動化，落料產品切換方便快捷，設備和生產的狀態(tài)、數(shù)據(jù)可以遠程調用，無縫接入智能工廠和數(shù)字化工廠。

圖4 落料線案例

無損落料技術

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

連續(xù)變速送料技術

連續(xù)變速送料，是實現(xiàn)激光落料工藝優(yōu)化的關鍵技術。

切割速度與精度是互相矛盾的，需要根據(jù)落料件的設計要求來平衡、優(yōu)化二者的關系，實現(xiàn)高速切割低精度輪廓，低速切割高精度輪廓，達到質量和效率的優(yōu)化，如圖5 所示。通過連續(xù)變速送料技術，實現(xiàn)切割運動與送料運動的插補聯(lián)動，進而實現(xiàn)工藝優(yōu)化。

圖5 落料工藝決策圖

隨動光縫技術

隨動光縫技術是提高切割質量的關鍵技術。隨動光縫技術利用皮帶支撐，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，同時激光束穿透料帶后不會被阻擋，與傳統(tǒng)激光切割相比，切割質量大大提高。

工藝包技術

當落料件材質和厚度發(fā)生變化時，需要調整激光功率、焦點、輔助氣體壓力、矯平機參數(shù)和切割速度等工藝參數(shù)，才能保證切割質量。

工藝包技術是將工藝參數(shù)與落料件的材質和厚度等參數(shù)在數(shù)據(jù)庫中關聯(lián)起來，使整條落料線能自動適應材料的切換，實現(xiàn)全數(shù)字化、全自動化的生產控制。

材料利用率優(yōu)化技術

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

應用分析

以常見汽車內外鈑金為例，按4000小時年時基數(shù)計算，激光落料線的年產能達到100萬~700 萬件，材料利用率達到79%~100%，加工成本為0.72~4.29 元/ 件，如表2 所示。

表2 落料件產能及加工成本估算表

結束語

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