戚墅堰機車應用激光切割的幾點思考
我公司是從事鐵道運輸干線內燃機車制造的企業,機車的車體、車架鋼結構有大量的金屬板材需經各種加工方法進行下料成零件,組裝焊接為鋼結構部件和整體。在下料過程中,我們根據零件的質量要求和各項技術經濟指標,對板材進行分類,其中板材的厚度是區分的主要因素,不同的板厚采用不同的加工方法。通常板厚12mm以上的板材采用氧-乙炔火焰切割方法;板厚6mm~12mm的板材采用等離子切割方法;而板厚6mm以下的薄板采用激光切割方法。根據現場實際切割下料的統計和分析,認為這是合理而又經濟的加工形式。目前我們的備料車間中有兩臺激光切割機,功率都是3000W,主要是對鋼板的2D平面切割。
常用的金屬薄板下料加工有剪切、沖裁、激光切割等方法。剪切加工只適合于直線狀零件的下料;沖裁加工和激光切割才可以進行形狀零件的下料。沖裁加工方法需制作模具,模具加工復雜,費用較高,生產周期長,適用于大批量零件的加工,如果未達到經濟批量,會導致產品加工成本的上升。而且沖裁加工在較大輪廓的處理上,精度和速度都比不上激光切割機,還有在板厚的處理上也遜色很多。
相比之下,激光切割設備就有很大優勢,激光束具有單色性好、能量密度高、空間控制性和時間控制性良好等一系列優點。尤其是與數控系統技術結合后,激光加工更是具有了普通加工技術不能比擬的優勢。
激光切割加工方式非常適合新產品的開發,一旦產品圖紙形成后,只要輸入圖紙和技術參數,馬上就可以進行激光加工,在最短的時間內得到新產品的實物,非常便捷。增強了小批量多品種產品制造的市場適應能力。而且通過電腦編程,可以把不同形狀的產品進行材料的套裁,最大限度地提高材料的利用率,大大降低了企業材料成本。尤其是在加工過程中,有幾個優勢特別明顯,就是變形?
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對于目前我們車體、車架的加工任務,激光切割是非常適用的。因為激光加工還有另外兩個優點,即加工范圍廣泛,且適合大件產品的加工。激光加工幾乎可以對任何材料進行切割。大件產品的模具制造費用很高,激光加工不需任何模具制造,而且激光加工完全避免材料沖剪時形成的塌邊,可以大幅度地降低企業的生產成本提高產品的檔次。
目前,備料車間在處理板厚6mm以下薄板加工時,采用激光切割方法下料,生產效率高,切割精度好,零件質量得到保證,滿足車體、車架薄板件的加工需要,有著其他加工方法不可替代的作用。
激光加工雖然具有很多優勢,但也存在一些問題,不論是國外的還是國產的設備。首先,激光加工的環境要求較高,因為激光器的光路系統受溫度限制,如果溫度達不到機器本身要求,光路系統就會受到影響,出現故障。而且尤其是對于國內很多大型工件的加工車間而言,如造船、軌道交通等行業,現場環境往往很難達到要求。我們的車間,就專門為激光加工設備安置了專門的加工房間,使其室內溫度維持在20℃左右。其次,當加工鋁合金、不銹鋼等有色金屬時,激光會受到一些類似反射的影響,影響加工效果,這是一個普遍存在的問題。另外,在激光加工過程中,不僅要考慮實際切割時間,還要考慮輔助時間的影響。國內的很多機床就沒有自動尋邊定位的功能,定位精度不好,還需要人工尋邊定位,增加了輔助時間,降低了工作效率。
我們對自動化的要求并不是全方位的,要考慮場地、成本和維護等問題,所以采用的自動化輔助設施并不多。另外,使用者對激光切割設備的了解和熟悉程度也會起到很大影響。很多不能特別熟練地掌握加工技術的現象還是屢見不鮮,即使有了高端的設備,不會使用,同樣達不到預期效果。所以對使用者還要加強培訓,提高素質,以便充分地將機床的潛能都發揮出來。