文/李春龍，王飛錦·上海柏楚電子科技股份有限公司

光纖激光切割作為一種先進的切割技術(shù)，以其高速、高精度和高適應(yīng)性等特點，在鈑金加工中得到廣泛的應(yīng)用。激光加工切削、不切削割不僅技術(shù)的特點是不需要模具，而鈑金加工具有少的技術(shù)特點。在鈑金加工過程中，應(yīng)用激光切可以有效縮短加工周期、提升加工精度、降低加工成本，最主要的是可以在高精度加工高度復(fù)雜零件時省去更換各種沖壓模具。

激光切割的影響因素

激光切割作業(yè)中，激光切割速度對工件的表面粗糙度和熱影響區(qū)范圍均有一定影響，如切割過程中產(chǎn)生的浮渣、熔融、燃燒物質(zhì)和瘤子等。目前激光加工行業(yè)針對浮渣、熔融和燃燒物質(zhì)已經(jīng)有了相對完善的工藝解決方案，唯獨在激光切割作業(yè)中，當(dāng)加工碳鋼材料時，工件末端會留有一個呈水滴狀的熔瘤，后續(xù)需要通過人工打磨將瘤子去掉，來達到工件表面干凈光滑的效果。切割加工后瘤子的存在增加了工件的后續(xù)處理工序，費時費力。柏楚工藝實驗室針對這一用戶場景，使用高速攝像機器記錄了工件的整個加工過程，并針對殘存的瘤子問題進行分析與研究，實驗結(jié)果顯示，形成末端瘤子的主要原因是在切割過程中末端收刀工藝不匹配，結(jié)尾處熔融物無法順暢地從割縫中排出，特別是工件內(nèi)壁為圓弧的這一場景尤為突出，所以在工件末端容易形成水滴狀的瘤子，如圖1所示。

圖1 激光切割形成的水滴狀瘤子

由于在成品中形成水滴狀瘤子后，無法將其與成品工件輕松剝離，導(dǎo)致后續(xù)需要對成品工件進行大批量的打磨。現(xiàn)如今，隨著社會經(jīng)濟的高度發(fā)展，工廠模式步入機械智能化時代，人工勞動力的減少導(dǎo)致工廠招工困難、用工成本高等社會問題的出現(xiàn)，而激光切割后期仍需投入大量人力進行除瘤工作，無異于增加了工廠的成本，造成生產(chǎn)成本難以把控。

綜合上述分析，優(yōu)化激光收刀工藝，一次性實現(xiàn)無瘤無缺的工件成品是目前迫切需要解決的激光切割工藝難題。柏楚相關(guān)研究員和技術(shù)人員經(jīng)過長期的實驗室分析測試，對激光切割過程中材料熔化物的尺寸形貌及相態(tài)變化做出了模型預(yù)測與觀測分析，并作為切割質(zhì)量評價的手段，從機理上解釋了材料去除過程對切割質(zhì)量的影響。同時，通過一線市場調(diào)研與驗證以及軟硬件聯(lián)合算法開發(fā)，針對以上痛點，在有效提高產(chǎn)能、輕松實現(xiàn)勞動強度和人工成本雙重降低的高功率8000總線系統(tǒng)搭配波刺BLT智能切割頭上，如圖2所示，推出“智能收刀”工藝，可精準(zhǔn)定位，快速除瘤，實現(xiàn)一次性產(chǎn)出光滑無瘤無缺的高精度工件。

圖2 高功率8000總線系統(tǒng)搭配波刺BLT智能切割頭

什么是“智能收刀”

“智能收刀”是柏楚高功率8000總線系統(tǒng)與波刺BLT智能切割頭深度開發(fā)的其中一項重大智能工藝功能，它是利用切割頭內(nèi)部傳感器中的“穿孔檢測”傳感器，通過檢測切割過程中的反射光所反饋的參數(shù)信息來自動判斷收刀距離，從而達到無瘤切割的工藝，稱為“智能收刀”，如圖3所示。

圖3 “智能收刀”功能示意圖

“智能收刀”功能的好處不僅可以解決工件表面瘤子的問題，還能很好地解決工件在掉落過程中激光頭未能及時關(guān)光造成的打傷工件問題。開啟“智能收刀”功能前后加工工件對比如圖4所示。在鈑金激光切割作業(yè)中，“智能收刀”功能的推出，整體縮短產(chǎn)品交付周期，縮短后續(xù)工序處理時間，進而提高生產(chǎn)效率，大幅度降低人工成本。

圖4 開啟“智能收刀”功能前后加工工件對比

“智能收刀”與普通收刀調(diào)試工藝不同，普通收刀調(diào)試工藝需要針對不同板材、不同厚度逐一進行工藝調(diào)試，對激光設(shè)備制造商的現(xiàn)場工藝人員技術(shù)要求高。收刀調(diào)試完畢后一旦改變了切割圖形，可能無法保證效果，并且大部分工廠操作人員不具備自行調(diào)整收刀工藝的技術(shù)水平。而“智能收刀”是通過傳感器自主判斷，無需人為干預(yù)，8000總線系統(tǒng)搭配了波刺BLT智能切割頭后，只需要在系統(tǒng)工藝界面上勾選“智能收刀”功能即可實現(xiàn)，如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)界面

“智能收刀”功能也只是柏楚產(chǎn)品整合后眾多實力派智能功能之一，還有更多面向鈑金加工市場的智能功能在不斷地開發(fā)與應(yīng)用，如穿孔檢測、過程監(jiān)控、熔池檢測等先進檢測技術(shù)，針對鈑金行業(yè)生產(chǎn)痛點量身定制智能切割系統(tǒng)，進而解決客戶生產(chǎn)難題，為光纖激光切割穩(wěn)定提升生產(chǎn)效率添磚加瓦。

“智能收刀”的應(yīng)用

隨著“智能收刀”工藝技術(shù)的逐步提高，激光切割表面的光滑程度也隨之提高，激光切割工藝從原來的低精度鈑金切割工藝逐漸發(fā)展到高精度鈑金切割工藝。“智能收刀”工藝不僅可以實現(xiàn)無瘤生產(chǎn)，而且切割件變形小、內(nèi)壁斷面更平整，對于材料尺寸的精準(zhǔn)度具有良好的控制效果。

柏楚“智能收刀”工藝在鈑金激光切割領(lǐng)域?qū)l(fā)揮巨大潛能，這種“無瘤無缺”工藝非常適合鈑金內(nèi)控對接管狀等部件的密封性要求，如圖6所示。

圖6 不銹鋼冷凝器

所適合的加工對象還有冷凝器、散熱器、循環(huán)管道、定位孔等一切對內(nèi)孔精度有要求的加工工件，如圖7所示。

圖7 應(yīng)用“智能收刀”工藝加工的冷凝器、法蘭盤、循環(huán)管道

結(jié) 束 語

激光切割是鈑金加工的一次工藝革命，由于激光切割具有切割速度快、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點，因此在機械加工行業(yè)得到了廣泛的認可。目前，激光切割技術(shù)正朝高速度、多自由度、大幅面、大厚板、高智能化方向發(fā)展，我國激光產(chǎn)業(yè)及其配套技術(shù)發(fā)展迅速，但是在高端激光設(shè)備核心技術(shù)方面與國外發(fā)達國家仍有差距，這就需要我們在不斷提高激光切割技術(shù)的同時，加強實踐應(yīng)用，積累工作經(jīng)驗，從而實現(xiàn)激光切割工藝技術(shù)的不斷進步。