文/王晶·上海柏楚電子科技股份有限公司

在“中國(guó)制造2025”不斷深化的背景下，激光技術(shù)正在逐步推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)新一輪的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，邁向以智能制造為主的工業(yè)4.0時(shí)代。在這一戰(zhàn)略發(fā)布的十大重點(diǎn)領(lǐng)域中，航空航天裝備、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域?qū)す夂附?、激光切割?D激光熔融打印等高端激光技術(shù)的需求將被不斷釋放。這其中，隨著金屬管材的產(chǎn)量和消費(fèi)日益增長(zhǎng)，管材的加工需求也越來(lái)越大，激光切管技術(shù)的誕生更是給管材加工注入了新的血液。激光切割管材如圖1所示。

圖1 激光切割管材

在整個(gè)加工流程中，下料是至關(guān)重要的一環(huán)，隨著傳統(tǒng)下料被激光下料逐步取代，下料工藝與焊接工藝的配合也發(fā)生了很大改變。下料工藝與焊接工藝如果配合不好，焊接時(shí)會(huì)增加很多麻煩，反之，若配合得好，也能使焊接事半功倍，使整個(gè)生產(chǎn)流程更加順暢、高效。為了能夠更好地配合好焊接，激光下料應(yīng)做好以下三個(gè)方面。

解決由激光切割特性帶來(lái)的影響

在傳統(tǒng)下料工藝中，由于手工鋸削的包容性強(qiáng)，鋸斷是不需要特別考慮材料厚度的，即使是圓棒也可以慢慢鋸斷。而激光切割則對(duì)材料厚度非常敏感，過(guò)厚的材料會(huì)影響其切割效率，甚至可能無(wú)法切透。傳統(tǒng)火焰切割方式中，手持式火焰切割的噴頭細(xì)小又靈活，可以根據(jù)切割需求人為地自由調(diào)整切割位置；相比于傳統(tǒng)的手持式火焰切割噴頭，激光切割頭則要寬得多，因此在切割過(guò)程中更需要注意避免切割頭與管材的碰撞，如圖2、圖3所示。

圖2 切割下料

圖3 激光切割安全性對(duì)比

此外，市面上很多激光切管機(jī)是不帶擺軸的，這固然節(jié)省了成本，但缺少擺軸的激光切管機(jī)，做不到切割頭在管料拉伸方向的傾斜，所以無(wú)法切出坡口零件。L形拼接需要坡口才能完全吻合，而普通切管機(jī)切出的斜切零件端面有凸起，不能夠兩兩拼合，如圖4所示，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接焊接。有些工廠為了避免這種干涉，在焊接之前增加了打磨工序，這無(wú)疑降低了生產(chǎn)效率。

圖4 缺少擺軸的切管機(jī)切出的零件拼接有干涉

對(duì)于這類問(wèn)題，通常是通過(guò)修改圖紙來(lái)解決。以L形拼接為例，為了應(yīng)對(duì)拼接干涉，在實(shí)際操作過(guò)程中可以把干涉的部分切掉，再滿焊填補(bǔ)縫隙（焊縫補(bǔ)償）；也可以把零件設(shè)計(jì)成其他形狀，如公母拼接、圓角V槽，進(jìn)而避開(kāi)坡口切割這個(gè)難題，如圖5所示。

圖5 避開(kāi)坡口切割實(shí)例

使焊接更牢固更美觀

為了提高接頭強(qiáng)度，可以主動(dòng)改變下料形狀，在拼接邊緣切出坡口，如圖6所示，這樣不僅能降低焊接難度，還可以使成品更牢固、更美觀。

柏楚三維套料軟件TubesT里提供了類型豐富的坡口功能，極大地簡(jiǎn)化了這類圖紙的生成步驟，能夠快速適配不同的焊接需要。使用TubesT處理后的零件效果及焊接成品效果如圖7所示。

圖7 使用TubesT處理后的零件效果及焊接成品效果

避免誤差導(dǎo)致的拼接問(wèn)題

對(duì)于激光切管機(jī)來(lái)說(shuō)，卡盤(pán)安裝精度、管材本身的精度、夾持精度等細(xì)節(jié)，都會(huì)對(duì)最終的切割結(jié)果造成影響。如圖8所示，如果累計(jì)誤差過(guò)大，切出來(lái)的零件在拼接時(shí)，就會(huì)有明顯的干涉或者縫隙，進(jìn)而影響最終的焊接質(zhì)量。

圖8 零件誤差實(shí)例

為了減少誤差，應(yīng)當(dāng)盡量保證機(jī)器精度和管材精度。除此之外，柏楚切管系統(tǒng)也提供了許多動(dòng)態(tài)補(bǔ)償誤差的方案，如利用隨動(dòng)支架減少管材轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的甩動(dòng)誤差、利用加工中尋中（加工的同時(shí)進(jìn)行尋中）來(lái)減小每段管材內(nèi)的中心誤差等。

柏楚深耕激光領(lǐng)域多年，圍繞切割控制技術(shù)，力求打通上下游工序，共建高效、高質(zhì)、高能的自動(dòng)化生產(chǎn)流程。

柏楚三維套料軟件TubesT，如圖9所示，圍繞下料圖紙，將多年沉淀的經(jīng)驗(yàn)整合到軟件功能中，面對(duì)不同的焊接要求，都能便捷地生成對(duì)應(yīng)的加工軌跡，省略了用戶對(duì)方案和參數(shù)的摸索。同時(shí)，輔以完備的圖形工藝和套料功能，能全面接管用戶的圖紙難題。柏楚管材切割軟件TubePro充分發(fā)揮激光切割優(yōu)勢(shì)，保證高速、高精度下料，全方位提升用戶體驗(yàn)。兩個(gè)軟件相輔相成，共同為焊接提供了有力保障。

圖9 柏楚三維套料軟件TubesT

未來(lái)，柏楚系統(tǒng)仍然會(huì)不斷優(yōu)化并完善激光切割技術(shù)在整個(gè)加工流程中與每一個(gè)加工環(huán)節(jié)的契合度，讓激光加工更加簡(jiǎn)單，為激光加工行業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。