激光加工技术在钣金工艺中的应用

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摘 要激光加工技术在钣金加工工艺中具有很重要的位置,大大提高了钣金工艺的劳动生产率,推动了钣金工艺的发展.在钣金加工中,使用激光切割机可以大大地缩减加工的周期,提高加工精度,加快产品的开发速度,同时也降低了成本,这些优点被众多制造企业关注,且逐渐在钣金加工中采用激光切割机.本文主要对激光以及激光技术的应用进行详细的探讨,并着重分析激光技术在钣金工艺中的应用情况以及其具备的优势.

关 键 词激光加工技术；钣金工艺；应用

中图分类号TG3文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)051-0111-01

1激光与激光切割机

激光是相干光其中一种,具有最佳的单色性能、超高的亮度以及巨大的能量密度,同时具备良好的方向性.激光具有独特的特点,因而被广泛地应用于主要有激光打标、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光快速成型、激光成像等等,同时在这些领域上都有广大的应用空间以及发展潜力.激光加工技术在钣金加工工艺中具有很重要的位置,大大提高了钣金工艺的劳动生产率,推动了钣金工艺的发展.在钣金加工中,使用激光切割机可以大大地缩减加工的周期,提高加工精度,加快产品的开发速度,同时也降低了成本,这些优点被众多制造企业关注,且逐渐在钣金加工中采用激光切割机.在钣金加工中,激光切割机可以缩短加工周期、提高加工精度、省略更换冲压模具这一项环节进而可以对更多高度复杂的零件进行高精度加工,在钣金加工中被广泛的应用.

2激光切割的原理

其具体原理是：激光切割机把激光聚焦在需要加工的材料表面上的任意一点,激光的光能则在这一点上转换为热能,在非常短的时间之内,激光照射点的温度会急速升高,到达材料的熔点,之后升至其沸点,材料开始融化,然后气化,之后这一激光照射点就会变成一个小孔；这时候激光切割机已设定好移动的路径,激光束则在激光切割机的控制之下顺着设定路径开始移动,在这一过程中,被切割材料的表面会出现液化、气化的变化,并且激光束经过的路径会遗留下一道细长的缝隙.

3激光切割在薄板加工中的应用

3.1以软件优势来增强薄板材料的利用率

AMADA的激光切割机的编程软件是AM-LASER,其CAD工作平台采用的是CADKEY7.0,并且以Lnest以及旋转支撑等功能进行辅助.Lnest可以在定尺材料上对厚度相同的不同零件进行优化排列,利用此功能,激光切割薄板可以省去开料这一道工序,减少工时,同时也有效地降低材料装夹的次数.瑞士百超的激光切割机采用的是“飞行光路”这一较为先进的原理,需要加工的板材则不用夹紧,没有存在加工死区,同时加工的速度大大的提高；编制切割方案的时候,必须按照生产计划将料厚相同但类型不同的多排列在定尺材料之上,以此增强材料的利用率.

3.2有效减少模具的数量,提高产品开发的速度

近几年来,在纺织机械产品当中,少切削、无切削及钣金件占据的比重逐渐增大.然而,目前的市场竞争十分激烈,如何满足用户相对较小但是批量又很多的的品种尽快交换的要求,这是每一个企业所面临的很大难题.如果工艺设备过于落后,那么每一项钣金类零件在落料生产工序中则会花费大量的工作时间.绝大多数落料都要用到模具,而模具的设计以及生产都需要一定的时间；另外,新产品的出现都是要经过单件小批量地生产,而且零件还会依据试制情况的变化做出相应的改变与调整,如此,利用模具则大大增加了成本.而采用激光切割落料,无需利用到模具,节省大量的模具投入,加大缩短了生产的准备时间,加快了产品开发的速度.如今的市场瞬间万变,产品开发的速度越快就越能提前占领市场.激光切割冲压零件还可以确保模具设计的准确性.落料是拉伸成型的前道工序,其落料尺寸通常要进行修正.然而利用激光切割出的冲压零件在成形模上试加工,可以比较准确地制定出落料模的尺寸大小,为今后进行大批量生产做

基础.

3.3激光切割技术比传统加工技术更具成本优势

激光束都是以点的形式存在,因此在二维平面加工中具有很大的柔性化.激光切割机加工过程中,只有切割头进行移动,但工件则是静止,无需设置微连接,有助于激光在切割加工过程中比较简便.它的计算机CAM系统不需要进行单个零件的加工工艺的制作,仅仅需要把排样的结果以及切割的路线进行优化即可,然后启动激光发生就可以加工.但是,在复合机当中,则需要进行模具设置、激光切割路线的预设以及微连接部位的设定,之后才可以进行下一步的加工.由此对比,激光切割机与复合机比较,激光切割机的工艺工序准备工作时间大大的减少.在实际运用当中,复合机在加工的时候,由于夹钳拖动工件以及模具存在一些落料量,因此在原材料上则会出现加工死区,然而激光切割机进行切割时于工件静止,因而没有出现死区,从而提高了原材料的利用率,有效降低了单件工件所消耗的原材料成本.近几年来,激光切割的加工精度逐渐提高,很多工件不需要利用精加工工序也可以直接达到设计的相关要求,极大地简化一些加工工序,降低了单件的加工成本.同时,由于激光切割机切割速度的快速提高,极大地减少了工件的加工时间,同时操作人员的个人生产效率也得到很大的提高.

3.4激光切割所加工产品的精度进一步提高

由于激光切割加工速度不断提升,促使工件的加工热所影响的范围逐渐减小,整个工件在切割加工中所出现的热变形量也随之减小.同时,由于二氧化碳激光发生器的稳定性能逐渐提高,也促使激光切割面的光洁度随之增强.另外,工件静止的加工方式大大减少了振动.由于激光切割加工的精度水平的不断提高,使得激光切割加工的农机板金件也逐渐发生改变,由原来的低精度件逐渐转向高精度件发展.从生产实际情况来看,原先复合机APELIOⅡ357通常是加工材料厚度低于2mm的比较薄的零件,主要加工的是纺机的外包容件.而现在激光切割机既可以加工上述的零件,又可以加工材料厚度于3mm-4mm或者是大于6mm的中厚零件.这类零件大多数是结构件、传动件以及主要的工作件,

对于加工精度的要求比较高,其中,有一部分的零件已经接近精加工件的精度要求.采用激光切割的加工零件,不仅具备变形量小、加工面光洁度高的特点,同时还有工毛刺小甚至没有、零件的尺寸大小一致性好等特点,在农业机械的装配尺寸精度控制中具有重大的作用.

3.5增强产品的技术含量,提高企业的竞争力

激光切割可以加工一些通常方法都比较难加工的零件,例如染整机这一系列中绝大多数不锈钢箱体,它上面有很多不一样的孔,由于箱体比较大,以普通加工方法很难进行加工,然而激光切割完全可以满足这一类的要求,而且加工同一零件所用的时间很短,准确性极高.产品的技术含量也不断地提高,因此市场竞争力也随着增强.

4结束语

激光切割在生产制造中具有广阔的应用前景,是钣金加工工艺中另一种新的且实用的加工方法.从国外引进的激光切割机与AMADA比较具有独特的优势,主要有以下几点新的提高：①加工速度非常快速,成倍的提高,其综合效率明显提高,甚至高于数控冲床；②节省大量的材料.工件无需夹紧,也没有加工死区；③切割头更换十分简便快捷.不用任何工具,几秒之内即可进行更换,所有的管道以及电路都内置于切割头的后部；④软件操作界面非常好；⑤可以交换工作台系统.应用第二个工作台,切割过程中可以进行人工上料,可以人工卸料,生产效率提高50%；⑥能够高速地加工出尖角以及小圆角；通过光纤高速将数据传递,可以有效地实现切割速度于激光功率进行同步控制.