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科普!三維五軸光纖激光切割機(jī)前世今生(上)
2020-06-23

三維五軸光纖激光切割機(jī)床被視為高功率激光加工設(shè)備皇冠上的明珠,其主要應(yīng)用于三維異形曲面的切孔和修邊,用于代替沖孔模和修邊模。早期,國內(nèi)采用手工等離子切割三維工件,切割效果不理想。近幾年國內(nèi)開發(fā)了機(jī)器人三維激光切割機(jī),切割效果有一定的提升,但是受制于機(jī)器人的精度不高,切割精度不高,只是在一些要求不高的行業(yè)得到了一些應(yīng)用。而在汽車沖壓模具行業(yè)中試模,對切割精度要求較高,三維五軸光纖激光切割機(jī)床因其生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定等特點受到歡迎,但主要市場被國外設(shè)備所壟斷。

圖1 三維五軸光纖激光切割機(jī)產(chǎn)品


技術(shù)發(fā)展背景

三維五軸光纖激光切割機(jī)是集光、機(jī)、電、氣一體化的高端機(jī)床裝備,應(yīng)用于汽車行業(yè)、模具行業(yè)、軍工及航空航天行業(yè)、家用電器行業(yè)以及異型管材類切割,主要適用于曲面薄板類的金屬切割。

三維五軸激光切割技術(shù)在90年代就已經(jīng)開始研制,研制及生產(chǎn)廠家僅有德國、意大利等企業(yè),市場基本上被這兩家壟斷。在2008年后,日本NTC、Mitsubishi研制開發(fā)了低加速度、低速度、高精度的工作臺移動式的三維五軸CO2激光切割機(jī)。但一直以來,三維五軸激光切割機(jī)主要用于研發(fā)及小批量試制,對沖壓成形的三維零件進(jìn)行修邊、切孔,取代傳統(tǒng)的修邊模和沖孔模,縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期,降低制造成本,所以每年的市場銷量較少。在中國市場,一般一年的市場需求量在30-40臺左右。

但是由于汽車熱成形技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用,改變了市場需求量少的狀況,一條汽車熱成形生產(chǎn)線一般配備4-5臺三維五軸激光切割機(jī),市場需求呈爆炸式發(fā)展。截止目前,全球有近450條汽車熱成形生產(chǎn)線,跟隨配套生產(chǎn)的三維五軸激光切割機(jī)約有2000臺套。國內(nèi)有近170條熱成形生產(chǎn)線,跟隨配套生產(chǎn)的三維五軸激光切割機(jī)約有700臺套。

鋼板熱成形技術(shù)是指將鋼板經(jīng)過950℃的高溫加熱之后一次成形,又迅速冷卻,從而全面提升鋼板強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度達(dá)1000Mpa以上,用在車身上后,車重沒有增加,但承受力提高了30%,安全性能顯著提高。由于鋼板強(qiáng)度太高,傳統(tǒng)的修邊模和沖孔模因鋼板高強(qiáng)度問題無法進(jìn)行修邊和沖孔,只能使用激光進(jìn)行生產(chǎn),從而使三維五軸激光切割產(chǎn)品進(jìn)入汽車批量生產(chǎn)線,成為不可替代的生產(chǎn)工藝及工序。

普通鋼板的屈服強(qiáng)度在140Mpa,適用于旅游觀光車、纜車;高強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度在180-240Mpa,適用于卡車、叉車、客車、挖機(jī)、農(nóng)機(jī)等;高強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度在260-320Mpa,適用于經(jīng)濟(jì)型轎車,經(jīng)濟(jì)型SUV車;超強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度在340-700Mpa,適用于高端型轎車,高端型SUV車;而熱成形鋼板的屈服強(qiáng)度超過1000Mpa以上,一般熱成形鋼板的屈服強(qiáng)度在1500Mpa左右。目前,材料廠家正在研制熱成形鋼板的屈服強(qiáng)度在2000Mpa左右,越來越超高強(qiáng)度鋼板被汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用,這使得三維五軸激光切割機(jī)產(chǎn)品越來越得到更多的應(yīng)用。

 

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