武漢華工激光工程有限責(zé)任公司參加2019(上海)中國國際金屬成形展覽會(huì),展位號(hào)W1-V19 三維激光切割 在汽車制造中,生產(chǎn)一款普通的轎車需要 1,000至 1,500套沖壓模具,約占整車生產(chǎn)所需模具的 40%左右,傳統(tǒng)的直接沖壓加工方式,對(duì)于磨具的損耗較大,加工過程中需要經(jīng)常修復(fù)甚至更換,效率低、成本高。 激光作為先進(jìn)的加工方式,可提供最小的熱影響區(qū)和極小的局部變形,非接觸性的加工方式對(duì)工件不施加任何力,工件無機(jī)械變形、刀具無加工磨損,并且切割能力不受被切材料硬度影響。特別是汽車熱成形件,其高強(qiáng)鋼屈服強(qiáng)度可達(dá)1500MPa,傳統(tǒng)的沖壓幾乎無法加工,三維激光切割成為了最有效的加工方式,已越來越多在加工環(huán)節(jié)中使用。 汽車輕量化的發(fā)展,使得節(jié)能、環(huán)保和安全成為汽車設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中的必須考慮因素。熱沖壓超高強(qiáng)度鋼板可在保證汽車安全性能的基礎(chǔ)上,減低油耗、提高乘車舒適性,目前主要用于制造汽車 B柱、A柱、前/后保險(xiǎn)杠、前/后門防撞梁、門檻、地板中通道、頂蓋縱梁、車頂側(cè)梁、車窗加強(qiáng)筋、門板加強(qiáng)筋、橫向支撐架、懸置固定架、縱向承載梁等重要結(jié)構(gòu)件,適合采用三維激光切割方式加工。相對(duì)于二維激光切割,三維工件激光切割的機(jī)床和編程較為復(fù)雜,還涉及到工裝等輔助裝置,汽車車身沖壓件的激光切割的既要保證切割質(zhì)量和精度,又要兼顧切割效率,下面以華工激光三維五軸激光設(shè)備為例,分享切割過程中的一些小技巧。 1) 可靠的毛坯工件 圖1 成形件在成形過程中可能會(huì)產(chǎn)生斷裂、翻邊、褶皺、回彈等問題,形成少量的形變和尺寸誤差,三維五軸激光切割機(jī)能夠通過浮動(dòng)軸自動(dòng)補(bǔ)償這些誤差,保證正常加工。如果對(duì)尺寸誤差很大的沖壓件進(jìn)行加工,可能會(huì)造成切割質(zhì)量和精度不穩(wěn)定,嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致三維激光切割頭碰撞,造成噴嘴和陶瓷環(huán)的損壞。要得到穩(wěn)定的切割質(zhì)量和精度,需要有合格的毛坯件。而好的模具是穩(wěn)定毛坯件的前提,及時(shí)修復(fù)磨損的模具,才能保證壓出合格的零件。 2) 可靠的工裝 圖2 圖3 工裝必須能很好的匹配工件,同時(shí)在一些激光切割區(qū)域增加擋光片,防止激光對(duì)穿到工件另一側(cè)燒傷或燒穿工件。對(duì)于大多數(shù)多產(chǎn)線生產(chǎn),多采用專用仿形工裝(圖2),精度好、形變小、穩(wěn)定性好,可重復(fù)使用,還可在工裝上加裝電控夾緊器和工件檢測(cè)裝置,有助于保障設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。而網(wǎng)格臨時(shí)工裝(圖3)雖然缺乏一定的可靠性、穩(wěn)定性,但制作簡單、快速,成本低,特別適用于小批量試制行業(yè)加工,在模具制造、甚至部分熱成形線行業(yè)都被廣泛使用。 3) 合理的編程 編排合理的切割順序,在保證完成切割的情況下盡量少的旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)切割頭,大路徑力爭做到“不走回頭路”,可大幅節(jié)省切割時(shí)間,提高生產(chǎn)節(jié)拍,如圖4某A柱的切割,圖5和圖6分別是兩種走刀順序,圖5因?yàn)榍懈铑^的擺動(dòng)動(dòng)作比圖6少,因此切割同樣的工件圖5程序比圖6程序快。 圖4 圖5 圖6 4) 切割動(dòng)作的優(yōu)化 切割高度優(yōu)化,空程移動(dòng)采用蛙跳動(dòng)作,充分利用浮動(dòng)軸的有效行程,在保證切割頭安全通過的前提下盡量貼近工件表面可節(jié)省空行程時(shí)間。 圖7 5) 切割參數(shù) 切割質(zhì)量的影響因素包括參數(shù)(功率、速度、氣壓、焦點(diǎn))、氣體質(zhì)量(一般采用空氣或氮?dú)馇懈?,需要按時(shí)保養(yǎng)空壓機(jī)及過濾裝置才能保證切割氣體質(zhì)量穩(wěn)定)、噴嘴是否完好、高度跟蹤是否穩(wěn)定、光學(xué)鏡片是否潔凈等。 除了以上因素,切割角度對(duì)三維激光切割影響同樣很大,一般而言,平板加工中,激光切割頭始終垂直于工件表面即可,但在三維切割中,由于工件為三維異形件,當(dāng)切割異形曲面、轉(zhuǎn)角或側(cè)面的時(shí)候,如果始終保持切割頭與工件表面垂直切割頭就有可能與工件發(fā)生碰撞(圖8), 需要我們實(shí)時(shí)修改人工修改切割頭和切割面的角度,以保證切割頭安全(圖9)。 圖8 圖9 當(dāng)切割進(jìn)入拐角時(shí)系統(tǒng)速度會(huì)減慢,因此如果還是同樣的參數(shù)切割會(huì)引起過燒、掛渣,為得到好的切割質(zhì)量過彎和直線會(huì)采取不同參數(shù),以華工激光AUTOBOT3015-3300W 三維五軸激光切割機(jī)切割1.2mm熱成形件為例(表1),根據(jù)工件的復(fù)雜性可設(shè)定不同的參數(shù),以保證切割質(zhì)量的一致性。 表1 6) 大尺寸工件的切割 圖10 整體門環(huán)(圖10)的出現(xiàn)讓汽車安全性大大提高, 這種大尺寸的成形件需要幅面更大的三維五軸激光切割機(jī)。一般標(biāo)準(zhǔn)的三維五軸激光切割機(jī)幅面為3*1.5m,可滿足絕大多數(shù)汽車成形件的激光切割,這種整體門環(huán)可以通過更大幅面如4*2m、4*2.5m等大幅面三維五軸激光切割機(jī)來實(shí)現(xiàn)整體加工,無需二次定位,可靠性、穩(wěn)定性更好。 近年來,我國熱沖壓成形技術(shù)和熱沖壓生產(chǎn)線得到了飛速發(fā)展,市場需求高速增長,華工激光生產(chǎn)的三維五軸激光切割設(shè)備,切割效率比肩國外進(jìn)口設(shè)備,價(jià)格僅占進(jìn)口設(shè)備70%左右,而且具有交貨期短、服務(wù)成本低等優(yōu)勢(shì)。核心單元切割頭和光源國產(chǎn)化,相對(duì)進(jìn)口設(shè)備一臺(tái)節(jié)約超一百萬,而一條熱成形線需要配備4-6臺(tái)這樣的汽車熱成形三維五軸激光切割機(jī),一條線可為用戶節(jié)約近千萬的設(shè)備投入成本,目前已被熱成形企業(yè)大批量采購。 華工激光AUTOBOT3015三維五軸激光切割機(jī) AUTOBOT3015三維五軸激光切割機(jī)主要解決成形件的切孔和修邊問題,其特點(diǎn)是精度高、速度快、動(dòng)態(tài)性能好,配備高性能旋轉(zhuǎn)工作臺(tái),可滿足汽車行業(yè)高節(jié)拍要求。 產(chǎn)品特點(diǎn): l 穩(wěn)定性:采用龍門雙驅(qū)結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性好可保證長期高速高精穩(wěn)定 l 高效率:最大合成定位速度170m/min,最大合成加速度1.7G,旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)3s可完成單次變位。 l 安全性:機(jī)床安全防護(hù)符合CE國際安全標(biāo)準(zhǔn)。 l 性價(jià)比:性能不遜于進(jìn)口設(shè)備,更短的交貨期,更少的成本投入,更低的使用維護(hù)成本。 該設(shè)備將亮相2019(上海)中國國際金屬成形展,歡迎前往參觀體驗(yàn)。 (本文主要內(nèi)容由華工激光提供) |
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