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提高激光切割在钣金加工中的质量和生产效率柳州激光切割

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提高激光切割在钣金加工中的质量和生产效率柳州激光切割

发布日期:2024-02-21 作者: 点击:

前言

工厂投入二百多万元购置的激光切割机,主要应用在钣金件及中厚板加工,其优点是应用范围广,加工尺寸精度较高。不同材质、不同厚度的金属和非金属都可以加工,特别是在曲线和小批量异形件加工中有较大优势。由于激光切割机固定资产价值大,在使用过程中,如何提高激光加工的生产效率和加工质量,降低生产成本,是在生产中需要解决的一个重要环节。日前,公司为专业汽车板材加工公司新开发的L11K激光切割件,是轿车冲压用的板材件。此件生产工艺是在用激光切割外形后,与不同厚度的高强度板材激光焊接在一起,柳州激光切割再进行冲压加工,以达到既保证零件局部强度,又能节约材料,减轻零件重量的目的。

L11K激光切割件技术要求

此件(图1)每月产量大约4000件左右,要求的交货期较短,产品加工精度要求高,其中:

⑴切割件尺寸较大,为0.65mm×1730mm钣×910mm,板料厚度较薄,易变形;

⑵切割后直线度a要求在0.05mm以内,毛刺要求在0.03mm以内;

柳州激光切割

⑶切割后对角线c要求在1.0mm以内,平面度在1.0mm以内;

⑷切割后对称度e要求在0.5mm以内。

由于新增的激光切割机设备复杂程度高,特别是控制及编程部分,采用的是进口件,全部是英文,中文操作说明书编写过于简单,没有提供相应子程序的调用及修改说明。对于初次操作激光切割机,柳州激光切割有许多操作需在实践中进行摸索和熟悉。

通过样件试割,不合格情况统计如图2所示。

从试割的统计情况可以看出,L11K激光切割件毛刺的不合格率最高。另外,存在产品的生产效率较低的问题。

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原因分析

⑴由于工厂新投入的激光切割机(图3)以前从未操作过,设备复杂程度较高,虽经厂方进行了培训,但仅是一些基本功能的操作,中文操作说明书编写又过于简单。要想加工出高质量的产品,有许多相关参数的调整和操作需在实践中进行摸索和熟悉,并且还要对机床性能有较深的了解和积累丰富的操作经验才行。影响切割毛刺的主要原因有:1)激光聚焦点设定不当;2)激光功率调整不当;3)切割速度调整不当;4)气体压力调整不当。

⑵由于材料长宽尺寸为(1730+7)mm×910mm,因长度有7mm误差的存在,使切割后缺口对称度e的精度较难保证,影响激光加工的生产效率。

图3 钣激光切割机

⑶在说明书中对不同材料的切割选用的切割气体种类是不同的,对碳钢的切割选用高纯氧,对有色金属及不锈钢的切割选用高纯氮。被切割材料SPT83BQ(日本钢号)为表面带防锈锌层的高强度碳钢,在试割时选用纯氧作为切割气体,切割后结瘤严重。

⑷激光切割机是精密设备,对现场环境的灰尘、振动都有一定要求。但由于目前激光切割机安装位置在冲压中心厂房,与下料区及铆焊作业区相距较近,下料区的灰尘及铆焊作业时的烟尘都较严重,剪板机工作时的振动也较大,对激光切割机加工精度带来了一定的影响。

⑸相应的尺寸精度,一方面要靠激光头本身的运动精度,另一方面要通过选择相应的刀具补偿量来消除激光割缝产生的误差。

通过以上的分析调查,影响激光切割质量的主要原因是:⑴切割参数的调整不合理;⑵材料切割气体选用不当;⑶现场环境的灰尘、振动的影响;⑷激光割嘴所对应的相应刀具补偿量。

影响加工生产效率的主要原因是:⑴板料长度误差影响对称度定位加工效率;⑵最佳切割路径的选择。

技术改进对策及实施

⑴确定激光聚焦点位置参数:通过比较激光聚焦点在厚度为0.65mm材料不同位置的切割质量,确定聚焦点在板厚中心位置时,切割后质量最好。

⑵确定激光功率及切割速度匹配参数:通过多次反复进行调试比较,将切割速度由原来的3m/min提高到较高的5m/min的工作状态,相匹配的激光功率提高到1200W,能够保证切割后质量。

⑶确定气体压力匹配参数在较高的切割速度5m/min下,气压的稳定对切割毛刺影响较大,气压波动的最大范围应控制在(1.0±0.2)MPa之间,方能保证切割后的质量。

⑷确定材料SPT83BQ切割用的气体。

按操作说明书,碳钢切割气体采用纯氧,但SPT83BQ为表面带有锌合金防锈层的高强度碳钢,金属激光切割加工由于材料表面的锌合金熔点低,导致氧化结瘤严重。经实际试验后决定按不锈钢切割模式采用99.999%纯氮气进行切割,切割后毛刺能达到顾客要求。

⑸确定最高生产效率下的切割路径。

由于机器默认的切割路径如图4所示,为了提高生产效率,通过手工修改切割路径程序,如图5所示,节约1min。

⑹设计、制造快速定位工装。

为保证切割后对称度的要求,并能实现快速高效定位,减少因板料长度误差而进行调整的时间,提高加工效率,设计制造了快速定位工装,如图6所示。



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