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        伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床和激光切割機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

        2017-04-02 17:05:45李倩
        時(shí)代農(nóng)機(jī) 2017年3期
        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)塔沖床光束

        李倩

        (建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇常州213022)

        伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床和激光切割機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

        李倩

        (建東職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇常州213022)

        伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床具有激光切割機(jī)無(wú)法取代的功能,成型加工是激光的最大弊端。轉(zhuǎn)塔沖床具有激光切割機(jī)全部的功能,且具有激光切割機(jī)不能加工成型不能加工立體異形零件的等眾多特點(diǎn)。激光切割能加工的零件沖床基本上都能干,立體成型的加工激光不如沖床,但精密切割上面還是激光比較拿手。

        伺服數(shù)控沖床;激光切割機(jī);成型加工

        筆者是一名在校高職教師,因教學(xué)需要曾到某公司掛職鍛煉,接觸過(guò)一些伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床和激光切割機(jī),該公司主要做一些醫(yī)療器械盒,醫(yī)用滅菌消毒器械盒這類(lèi)產(chǎn)品,其主要加工手段是鈑金加工折彎裝配為主,主要使用的原材料是2.00mm厚度的5052 H32鋁板和1.50mm厚度的SS304不銹鋼板,針對(duì)產(chǎn)品表面處理分別做陽(yáng)極氧化以及鈍化/電拋光。因?yàn)楫a(chǎn)品的原因,會(huì)用到激光切割和數(shù)控沖壓技術(shù)。

        1 激光切割機(jī)

        激光是一種光,與其他自然光一樣,是由原子(分子或離子等)的躍遷產(chǎn)生。但與普通光不同的是激光僅在最初極短時(shí)間內(nèi)依賴(lài)于自發(fā)輻射,此后過(guò)程完全由激輻射所決定,因此激光具有非常純正的顏色,幾乎沒(méi)有發(fā)散的方向性、極高的發(fā)光強(qiáng)度和高相干性。

        激光切割機(jī)在切割過(guò)程中,光束經(jīng)切割頭透鏡聚焦成一個(gè)很小的焦點(diǎn),使焦點(diǎn)處達(dá)到較高功率密度,其中切割頭固定在z軸上。這時(shí),光束輸入熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分熱量,材料很快被加熱到熔化與汽化溫度,與此同時(shí),一股高速氣流從同軸或非同軸側(cè)將熔化及汽化的材料吹出,形成材料切割的孔洞。隨著焦點(diǎn)與材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使孔洞形成連續(xù)寬度很窄的切縫,完成材料的切割工作。切縫時(shí)工藝參數(shù)(切割速度,激光器功率,氣體壓力等)及運(yùn)動(dòng)軌跡均由數(shù)控系統(tǒng)所控制,割縫處的熔渣被一定壓力輔助氣體吹除。

        但是激光光束都具有一定的發(fā)散角,呈“錐形”。當(dāng)“錐形”高度改變時(shí)(相當(dāng)于激光切割機(jī)光路長(zhǎng)度改變),聚焦透鏡表面光束橫截面面積也會(huì)隨之改變。此外,光還具有波的性質(zhì),因此,不可避免的會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象,衍射會(huì)使光束在傳播過(guò)程中發(fā)生橫向擴(kuò)展,該現(xiàn)象存在于所有光學(xué)系統(tǒng)中,能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用,當(dāng)光路長(zhǎng)度變化時(shí),作用在透鏡表面的光束直徑時(shí)刻發(fā)生著變化,這就會(huì)引起焦點(diǎn)大小和焦點(diǎn)深度變化,但對(duì)焦點(diǎn)位置的影響很小。如果焦點(diǎn)大小和焦點(diǎn)深度在連續(xù)加工中發(fā)生變化,必然會(huì)對(duì)加工產(chǎn)生很大的影響,比如,會(huì)造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會(huì)割不透或燒蝕板材等。這是激光切割機(jī)原理導(dǎo)致的加工弊端。

        2 伺服數(shù)控沖床

        數(shù)控沖床可用于各類(lèi)金屬薄板零件加工,可以一次性自動(dòng)完成多種復(fù)雜孔型和淺拉伸成型加工,(按要求自動(dòng)加工不同尺寸和孔距的不同形狀孔,也可用小沖模以步?jīng)_方式?jīng)_大的圓孔、方形孔、腰形孔及各種形狀曲線輪廓等,也可進(jìn)行特殊工藝加工,如百葉窗、淺拉伸、沉孔、翻邊孔、加強(qiáng)筋、壓印等)。通過(guò)簡(jiǎn)單模具組合,相對(duì)于傳統(tǒng)沖壓而言,其加工精度高,具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量;其加工幅面大:一次可以完成1.5m×5m加工幅面;可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng),能加工形狀復(fù)雜的零件,可做剪切成形等;加工零件改變時(shí),一般只需要更改數(shù)控程序,可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間;沖床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量,生產(chǎn)率高;沖床自動(dòng)化程度高,可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度;操作簡(jiǎn)單,具備一定基礎(chǔ)電腦知識(shí)培訓(xùn)2~3天均可上手操作;能節(jié)省大量的模具費(fèi)用,可以使用低成本和短周期加工小批量、多樣化的產(chǎn)品,具有較大的加工范圍與加工能力,從而及時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)與產(chǎn)品的變化。

        伺服轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床的加工方式:①單沖:?jiǎn)未瓮瓿蓻_孔,包括直線分布、圓弧分布、圓周分布、柵格孔的沖壓。②同方向的連續(xù)沖裁:使用長(zhǎng)方形模具部分重疊加工的方式,可以進(jìn)行加工長(zhǎng)型孔、切邊等。③多方向的連續(xù)沖裁:使用小模具加工大孔的加工方式。④蠶食:使用小圓模以較小的步距進(jìn)行連續(xù)沖制弧形的加工方式。⑤單次成形:按模具形狀一次淺拉伸成型的加工方式。⑥連續(xù)成形:成型比模具尺寸大的成型加工方式,如大尺寸百葉窗、滾筋、滾臺(tái)階等加工方式。⑦陣列成形:在大板上加工多件相同或不同的工件加工方式。

        無(wú)論是激光切割,還是數(shù)控沖床都是生產(chǎn)加工中必不可少的加工手段,需要掌握其不同的特點(diǎn)以便選擇最好、最經(jīng)濟(jì)的加工方式進(jìn)行加工,通過(guò)筆者的經(jīng)驗(yàn),兩者有以下的一些特點(diǎn)和不同:數(shù)控沖床主要沖裁直線、方孔、圓孔、OB孔,圖案簡(jiǎn)單固定,主要的材料為6mm以下的碳鋼板以及鋁板,厚度2mm以上的不銹鋼板已經(jīng)不推薦使用數(shù)控沖床,因?yàn)椴馁|(zhì)粘度大,硬度高,跳料,粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重,同時(shí)對(duì)于模具消耗也大??傮w說(shuō)來(lái),數(shù)控沖床加工速度快,模具是定死的,如果需要新開(kāi)發(fā)模具,周期至少三周,費(fèi)用高,柔性化程度不高。連接點(diǎn)毛刺去除麻煩,接刀痕明顯。針對(duì)長(zhǎng)度在500mm以?xún)?nèi)的零件加工精度在+/-0.10mm左右。激光切割柔性化程度更高,切割速度更快,生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)周期短,加工不變形,無(wú)需模具,任何形狀都可以一次精密成形,針對(duì)長(zhǎng)度在500mm以?xún)?nèi)的零件加工精度在+/-0.05mm左右。但相較于沖床成本簡(jiǎn)單圖形的落料成本較高,切割線周?chē)娜墼绊懕砻尜|(zhì)量。滾筋,敲落孔,百葉窗等立體異形零件不能使用激光切割機(jī)進(jìn)行制造。但不管怎樣,在實(shí)際生產(chǎn)中,都需要按照零件圖紙選擇適當(dāng)?shù)募庸な侄尾拍塬@得最佳收益。

        [1]張力重,林紅旗.交流伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械式壓力機(jī)的發(fā)展[J].裝配制造技術(shù),2007,(2):49-52.

        [2]盧秋霞,等.數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主傳動(dòng)的發(fā)展[J].儀器儀表用戶(hù),2007(6):127-129.

        [3]劉振堂.國(guó)外數(shù)控沖床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].鍛壓機(jī)械,2002,(6):7-9.

        [4]馬闖.肘扦式數(shù)控沖床的分析與優(yōu)化[D].南京:南京航空航天大學(xué),2007.

        Application of Servo Turret CNC Punch and Laser Cutting Machine in Actual Production

        LI Qian
        (Changzhou Jiandong Vocational and Technical College,Changzhou,Jiangsu 213022,China)

        ServoturretCNCpunchcannotreplacethefunctionoflasercuttingmachine.Moldingprocessingisthebiggestdrawbacksoflaser.Turretpunchhasallthefeaturesoflasercuttingmachine,andhas characteristics that can not be processed,can not be processedthree-dimensionalspecialpartsandmanyotherfeatureswhichalasercuttingmachinedoesn'thave.punchcanprocessall the parts that can be processed by laser cutting,punch has an advantage of three-dimensional processing over the laser,but laser is goodintheprecisioncutting.

        servo CNC punch press;laser cutting machine;molding processing

        TG385.1

        A

        2095-980X(2017)03-0017-01

        2017-02-26

        李倩,主要研究方向:數(shù)控。

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