田 卓
(城林環(huán)保技術(shù)(上海)有限公司,上海 201200)
同西方發(fā)達國家相比,我國使用激光切割技術(shù)起步較晚。激光切割是激光加工行業(yè)里十分關(guān)鍵的切割工藝技術(shù),在實際的應(yīng)用當(dāng)中占比高達70%,極大提高了工業(yè)加工的效率和產(chǎn)品質(zhì)量,為工業(yè)生產(chǎn)效益的提升帶來巨大的便利[1]。我國激光切割技術(shù)開始不斷進步,目前已有趕超西方的態(tài)勢,激光切割技術(shù)具有:精度高、切縫窄、切割面光滑等優(yōu)勢,對比傳統(tǒng)的切割方法,對于被切割件的形狀無特殊要求,適應(yīng)性較強,制作周期更短,而因在切割時,沒有直接性的接觸,對比傳統(tǒng)的切割方法,切割后零件出現(xiàn)熱變形,需要二次加工。激光切割技術(shù)有效避免了這種狀況的發(fā)生,對于切割對象,也不像傳統(tǒng)的切割方式需要考慮被切割材料的硬度,激光切割對于高硬度材料,仍然可以進行無變形切割,而因為其切割高效率,以及在切割準(zhǔn)備比傳統(tǒng)的時間也大大減少,使得切割工作過程整體耗時減少,節(jié)省了加工時間,同時因為激光切割對于材料的損耗更小,也節(jié)省了加工成本以及材料的利用率。激光切割機利用激光技術(shù)進行切割,不需要使用切割刀具,也就不會造成刀具的磨損,切割中不受到材料形狀的限制,操作性強。在工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展目標(biāo)當(dāng)中,提高激光切割技術(shù)的應(yīng)用率,提升鈑金加工的工業(yè)技術(shù)水平,對于我國未來的工業(yè)經(jīng)濟效益提升有著重要意義[2]。
近年來,鈑金的生產(chǎn)企業(yè)的競爭較為嚴(yán)重,而目前市場的需求大多以無切削以及小型鈑金件為主,這時滿足用戶數(shù)量較少的產(chǎn)品快速交換的需求是每個企業(yè)面臨的一個大問題。而大部分小型鈑金料是由模具制造的,對于并不會大批量的小型零件,需要花費時間和成本去對模具進行設(shè)計和制造,而隨著激光切割技術(shù)的應(yīng)用,對于個別小型鈑金零件,完全可以使用激光切割來之間解決,對于無切割的鈑金料,也可以用激光切割來幫助鈑金模具的生產(chǎn),并且對于需求量小的材料,完全可以通過薄片少量生產(chǎn),而且可以及時對于需求、生產(chǎn)中出現(xiàn)的另外要求隨時進行修改,而激光切割的應(yīng)用大大的提高的對于小型鈑金件以及無切割鈑金件的生產(chǎn)效率,同時幫助企業(yè)降低了生產(chǎn)成本,有效的增加了企業(yè)的競爭力,并且隨著工藝的熟練和經(jīng)驗的提高,也可以加快產(chǎn)品的開發(fā)[3]而目前的市場需求,加強了對于產(chǎn)品的多樣性的要求,使用鈑金切割技術(shù)幫助模具的設(shè)計以及開發(fā),可以讓企業(yè)更好的把握市場。對比傳統(tǒng)的鈑金模具以及模具的生產(chǎn)方法由激光切割所生產(chǎn)的模具精度更高,質(zhì)量更好。
對于鈑金的薄板切割,尤其是對精度、質(zhì)量要求較高的鈑金薄板的切割,傳統(tǒng)的機械切割方法難以滿足需求,不但加工效率低下,對于精度的要求也難以達到,在切割后常常要進行二次加工,并且在加工過程中的靈活性較差,而且不能同數(shù)控技術(shù)一同結(jié)合,不具備自動加工的能力,也影響了成本[4]。而激光切割可以運用數(shù)控數(shù)據(jù),只要輸入相關(guān)參數(shù),就可以進行加工。切割也可以對復(fù)雜零件進行全自動高精度的加工。根據(jù)不同的切割要求,激光光源的功率范圍為5W~90KW。激光源的功率通常為100W和1500W,用于切割金屬板。當(dāng)切割寬度在0.15mm和0.2mm之間時,激光陀螺的輸出功率應(yīng)小于1500W,100W到152W。光源的模式是單模振蕩,切割面相對平坦。當(dāng)溝槽寬度約為1mm時,激光源的輸出功率達到。速度應(yīng)大于1500千瓦。在激光切割進行中,也可以使用自動技術(shù)將多種加工相結(jié)合,實現(xiàn)全自動加工步驟。運用激光切割和其它設(shè)備的連接,使加工一體化,在同一設(shè)備中可以進行多種加工,提高了加工效率,同其它設(shè)備相連接的生產(chǎn)模式,也令產(chǎn)品的精度得到了提升。激光切割技術(shù)不僅僅能夠幫助產(chǎn)品的成型切割,對于半成品和成品的鉆孔和打孔技術(shù),尋找合適的打孔點采取爆破穿孔和脈沖穿孔[5]。爆破穿孔技術(shù)具有效率高,成本低,采取連續(xù)的激光對材料進行燒蝕以此達到打孔的目的,而脈沖穿孔技術(shù)則是使用脈沖激光來熔化材料的表面,對比爆破穿孔技術(shù),精度更高,對于材料的損耗更小,更為常用。
采用傳統(tǒng)的機械切割方法與激光切割技術(shù),在使用同一種鈑金材料下進行對比實驗,機械切割方法的的主軸轉(zhuǎn)速為4000r/min,線速度200m/min,電動機功率為5.5KW。激光切割的參數(shù)為,激光功率P=2800W,氮氣氣壓p=0.7MPa切割速度為1500mm/min。本次實驗,共進行了5次切割實驗,實驗結(jié)果如圖1所示。
圖1 機械切割與激光切割對比圖
如圖1所示,使用機械切割和激光切割方法進行比較性實驗,用切割實驗中產(chǎn)品的粗糙度來確認兩者的精度對比,激光切割技術(shù)的產(chǎn)品粗糙度均低于機械切割技術(shù),而且隨著切割次數(shù)的增加,機械切割的刀具逐漸磨損,使得產(chǎn)品的粗糙度對比更加明顯。
本文對激光切割技術(shù)在鈑金加工中的應(yīng)用方法進行了相關(guān)研究,激光切割對于企業(yè)模具的生產(chǎn)縮減了生產(chǎn)成本以及設(shè)計時間,對于鈑金薄板的切割,實現(xiàn)了一體化,數(shù)控化,自動化。不光提高了質(zhì)量,也讓整體加工更具效率。并且對于機械切割和激光切割的精度對比,進行了對比實驗分析。經(jīng)本文研究激光切割對比傳統(tǒng)的切割方法在加工鈑金材料上具有較大的優(yōu)勢。