激光切割技術(shù)在薄板下料中的應(yīng)用

激光切割技術(shù)在薄板下料中的應(yīng)用

1激光切割生產(chǎn)設(shè)備與其他加工方法相比，激光切割具有高重復(fù)性，但切割速度快，生產(chǎn)工藝準(zhǔn)確，切割后截面光滑，對材料沒有損傷，適用于各種材料的切割。激光切割在薄板成型時,通過對程序的調(diào)整,可實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜的三維工件上進(jìn)行開孔、切割動作,用其替代復(fù)雜的沖孔、切割模具,能明顯降低生產(chǎn)制造成本及縮短生產(chǎn)周期因此,目前激光切割已廣泛地應(yīng)用于城市軌道車輛制造、汽車工業(yè)制造及航空等行業(yè)中。在大連地鐵的備料生產(chǎn)中,板厚16mm以下的碳鋼、不銹鋼材質(zhì)的形件用料和板件用料都是由激光切割完成。在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)考慮如何優(yōu)化激光切割工藝,提高生產(chǎn)過程中板材利用率,縮短切割延米長度,從而實(shí)現(xiàn)提高工件質(zhì)量及降低生產(chǎn)成本。經(jīng)過長期的實(shí)踐探索激光切割路徑的優(yōu)化和工件的公用邊排樣技術(shù)是激光切割減少廢料的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)。2激光切割技術(shù)的困難分析和技術(shù)要求2.1激光切割工藝激光切割過程中切割路徑的選擇是激光切割中一大難點(diǎn),它直接影響切割后工件質(zhì)量及生產(chǎn)效率。首先,切割路徑排序直接決定激光器行走的路線,切割路線過于集中時,熱輸入量大造成板材變形,影響切割后工件尺寸精度,切割路線跳躍性大,切割時間明顯增大,在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)考慮工件尺寸技術(shù)要求及切割時間,制定合理的切割路徑。其次,激光切割過程中同種板厚、同種材質(zhì)的同種零件組合、異種零件嵌套的公用邊搭邊組合,單個零件之間的間隙≤5mm時,切割順序是否合理直接影響著激光切割設(shè)備能否正常運(yùn)行和切割后工件的尺寸精度。切割順序不當(dāng),嚴(yán)重時會造成激光切割設(shè)備故障。標(biāo)記線和切割線不正確交替,往往導(dǎo)致切件成刻件,刻孔成開孔,使切割工作無法進(jìn)行。2.2切割技術(shù)的工藝要求2.2.1選擇直線段退火激光切割工件時,無論內(nèi)外輪廓,起火時應(yīng)盡可能選擇直線段起火,以確保弧線的曲率和準(zhǔn)確率。當(dāng)內(nèi)外輪廓皆為圓孔或其它不規(guī)則曲線時,則選擇相對無用邊起火,以保證必用邊外形形狀及尺寸。2.2.2托料板內(nèi)應(yīng)力釋放后工件無法進(jìn)入加工首先,加工各單個工件內(nèi)部的切割線,最后加工單個工件的外輪廓。先加工單個工件外輪廓,由于板材內(nèi)應(yīng)力釋放后工件變形,工件脫離托料板發(fā)生移位,造成工件內(nèi)部加工尺寸產(chǎn)生偏差。對加工工件進(jìn)行公用邊處理時,應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選擇合理的位置進(jìn)行處理,并將公用邊作為內(nèi)部切割線進(jìn)行處理。2.2.3跳躍式切割路線進(jìn)行激光切割時,若工件內(nèi)部加工位置比較密集時,若按順序進(jìn)行切割,會造成工件局部如熱輸入量過大,造成工件變形從而影響加工工件的尺寸精度,這種情況下,為避免造成工件尺寸偏差,采用跳躍式切割路線。3激光切割技術(shù)的優(yōu)化3.1公共邊緣的激光切割3.1.1公用邊切割工藝公用邊切割是指在原始板材范圍內(nèi),將外輪廓規(guī)則的工件通過公用線條的方式組合成一個復(fù)雜的單個工件的切割路徑優(yōu)化方法,其中公用線條稱為公用邊。首先,將通過公用邊連接而成的復(fù)雜工件外輪廓連接成封閉線,然后工件原始的內(nèi)部輪廓線連接成封閉線,將公用邊作為標(biāo)記線處理,最后,為這個復(fù)雜工件制定合理的切割路線,生成激光切割程序。公用邊切割是將整個板件看成一個復(fù)雜的零件進(jìn)行編輯,切割效率高,有效節(jié)約板材。但在編程前的圖形處理的工作量較大,在路徑優(yōu)化上需要進(jìn)行繁瑣的順序研究,在圖形上進(jìn)行手動路徑修改,正確更改線條的參數(shù),按照修改后的切割路線,生成激光切割程序。3.1.2切割工藝試驗(yàn)大連地鐵頂棚小件骨架吊組成上的筋板如圖1所示,該工件主要使用于安裝二次骨架吊,用量較大。在該工件的切割過程中,進(jìn)行了同種零件公用邊組合的激光切割工藝實(shí)踐。正常排料方式與公用邊排料方式的比較為了確定合理的切割工藝,在生產(chǎn)過程中,對此工件采用了正常的排料方式和公用邊排料方式,通過實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行對比。在該零件切割試驗(yàn)中,選取兩塊600mm×450mm的板料,在上面采用不同的排料方式,正常激光切割工件的排料方式見圖a;公用邊排料方式見圖b。經(jīng)過計(jì)算后得出表1中現(xiàn)實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。按表1可見,對于此試驗(yàn),相同面積原材料,采用公用邊切割獲得工件數(shù)量是正常排料方式切割的1.5倍,采用公用邊與正常排料方式切割同樣數(shù)量的工件,激光器行走路徑減少2m?？梢?公用邊切割工藝能提高生產(chǎn)效率及原材料利用率。3.2工件外邊緣使用的切割所謂零搭邊切割,是指激光切割時不考慮切割工件外邊緣,直接將板材的外邊緣當(dāng)做工件外邊緣使用,進(jìn)而減少切割中對板材的浪費(fèi)的一種切割方式。圖3為大連地鐵頂棚裝配時使用的支撐梁,工件尺寸與板材相符,因此在切割過程中,只設(shè)定切割工件內(nèi)部的長孔及直線段,而不切割外邊緣,長孔切割完畢后,工件也就成形