作者簡(jiǎn)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(chǎn)線的制造與應(yīng)用。曾獲得國(guó)家教委科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、順德科技人員突出貢獻(xiàn)三等獎(jiǎng)等7項(xiàng)榮譽(yù)，并在國(guó)內(nèi)外核心刊物發(fā)表論文5 篇，擁有發(fā)明專利5 項(xiàng)、實(shí)用新型專利7 項(xiàng)。

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(guó)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(dòng)堆垛成品，并把廢料送入廢料箱。

如表1 所示，對(duì)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(shì)。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(shì)，因此，激光落料線的市場(chǎng)份額呈明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。本文主要介紹庫(kù)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(shì)以供參考。

表1 大件薄料落料方法對(duì)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(hào)的激光落料線。該生產(chǎn)線的核心技術(shù)包括：無(wú)損落料、連續(xù)變速送料、隨動(dòng)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。

圖1 技術(shù)架構(gòu)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(guān)鍵技術(shù)，屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，獲得了國(guó)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(dòng)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(kù)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(kù)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(guó)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(dòng)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(wú)縫接入智能工廠和數(shù)字化工廠。

圖4 落料線案例

無(wú)損落料技術(shù)

庫(kù)迪二機(jī)的激光落料工藝，可以保證落料件表面無(wú)劃傷、無(wú)沾污，邊緣無(wú)渣瘤、毛刺小，實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(dòng)與送料運(yùn)動(dòng)的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化。

圖5 落料工藝決策圖

隨動(dòng)光縫技術(shù)

隨動(dòng)光縫技術(shù)是提高切割質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。隨動(dòng)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(dòng)。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(huì)被阻擋，與傳統(tǒng)激光切割相比，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。

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(kù)中關(guān)聯(lián)起來，使整條落料線能自動(dòng)適應(yīng)材料的切換，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、全自動(dòng)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(wàn)~700 萬(wàn)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。

表2 落料件產(chǎn)能及加工成本估算表

結(jié)束語(yǔ)

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(wú)損落料的特點(diǎn)，受到市場(chǎng)的青睞，成為落料廠商擴(kuò)充產(chǎn)能、技術(shù)升級(jí)的首選。