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光纤之路上的激光加工
编辑 :

欧帝富

时间 : 2019-01-01 10:42 浏览量 : 26

MAZAK作为世界知名的激光加工机制造商,不仅是CO2激光切割领域的佼佼者,在迅猛发展的光纤激光领域也推出了OPTIPLEXFIBER系列光纤激光加工。根据不同的客户需求,搭配有IPG公司生产的2。0kW、4。0kW和6。0kW三种不同功率的光纤激光发生器。MAZAK光纤激光加工不仅在薄板切割上有着极高的切割效率,在中厚板切割上同样有着极具竞争力的切割速度和良好的切割品质。

光纤激光加工与传统的CO2激光加工相比,在运行维护成本、薄板、高反射材料的高效加工以及自动化集成方面都有无可比拟的优越性。

运行成本低

IPG光子公司是全球领先的高功率光纤激光器和放大器的制造商。IPG光纤激光器采用高度集成化的全光纤设计,泵浦源采用电信级高功率单芯结半导体模块,具有非常高的可靠性。与传统的YAG和CO2激光器相比,光纤激光器具有更高的能源效率。

福建11选5⑴光纤激光器的电光转化率可达到30%以上,而CO2激光器只有10%,相同功率下光纤激光器的耗电量只有CO2激光器的1/3,如表1所示。

表1  4.0kW CO2激光加工机和光纤激光加工机的能耗对比


4.0kW CO2激光加工机

4.0kW 光纤激光加工机

光电转换效率

10%

30%

激光器耗电

42.0kW

13.3kW

水冷机耗电

20.8kW

8.7kW

总的耗电合计

62.8kW

22.0kW

⑵光纤激光器不需要激光混合气,耗气量为零。

CO2激光加工机一般的激光气体为高纯CO2(99.99%)、高纯He(99.99%)、高纯N2(99.99%),例如2.5kW的激光加工每小时需要气体10L,4.0kW的激光加工每小时需要气体15L。

维护成本低

谐振腔内无光学镜片,激光器内部没有涡轮机、放电玻璃管等耗材,外部光路没有反射镜,具有免调节、免维护、高稳定性等优点,大幅降低了配件成本和维护保养时间。

切割薄板和高反材料的高效加工

如图1所示,3.0mm以下碳钢薄板加工时,光纤激光加工的切割速度是CO2激光加工的2~3倍。不锈钢加工时,光纤激光加工的切割速度是CO2激光加工机的是3~4倍。能够切割纯铝、黄铜、紫铜等高反射材料(图2),这些材料是CO2激光加工无法切割的。


不锈钢氮气加工加工速度比较

                           

图1 激光加工的切割速度对比


黄铜4mm

紫铜4mm

图2 高反射材料的切割案例

MAZAK光纤激光加工技术特点

光束直径变更功能和自动焦点定位功能

MAZAK光纤激光加工(图3)配置有光束直径变更功能和自动焦点定位功能(图4),针对不同的材质、不同厚度的板材,通过自动调节达到最佳的切割速度和切割质量。

在切割薄板的时候光斑直径自动调节变小,实现高速切割。切割厚板的时候光斑自动调节变大,割缝变宽,容易吹渣并使得切割断面光滑。

图4多控制单元割炬

一块聚焦镜对应全部材料的切割

如图5所示,MAZAK光纤激光加工机通过判断板材的厚度、材料来控制光斑的大小,实现高效加工。

超精密加工技术

MAZAK激光机工作台床身采用整体铸造,吸振性良好。驱动配以高精度双边驱动齿轮齿条,机床定位精度±0。05mm/m,重复定位精度±0。03mm/m,结合可变焦距切割头,实现薄板的超精密加工(图6)。


福建11选5图6 0.8mm的不锈钢加工间距0.1mm的齿条

智能化监控系统及效率提升装置

⑴智能化穿孔检测机能(穿孔贯穿实时检测,提高生产效率)采用MAZAK最新的伺服穿孔方式。多控制单元割炬(图7)与普通割炬不同,是由程序指令通过侧面的“W轴”来控制镜片移动,因此加工中也可以变换焦点的位置。

图7多控制单元割炬

⑵智能化等离子云检测功能(图8)。

在切割不锈钢厚板时,穿孔的瞬间喷嘴和钢板之间会产生等离子云,对电容感应高度控制产生干扰,从而影响切割质量。MAZAK智能化等离子云检测功能,能够在穿孔的瞬间自动检测等离子云,自动调整切割工艺,避免不良品出现。


图8 智能化等离子云检测功能

⑶智能化过燃烧检测机能。

切割中检测到过燃烧时及时停止切割,抑制废品率。如图9所示,16mm碳钢拥有智能化过燃烧检测功能和没有智能化过燃烧检测功能的对比。


图9 过燃烧切割案例

⑷自动更换喷嘴(图10),通过程序指令自动更换喷嘴,可以实现自动化连续加工,最多可以配置8个喷嘴。


图10自动割嘴更换装置

⑸喷嘴自动清洁功能(图11),通过程序可自动清除黏在喷嘴上的飞溅物,防止喷嘴不洁而造成的加工不良。


图11喷嘴自动清洁毛刷

全面的安全防护设计

光纤激光波长属于不可见红外光,对人眼的伤害很大。如果激光摄入人眼,很难及时做出闭眼反应。激光进入人眼聚焦成像到视网膜上,会烧灼视网膜,从而造成视力下降甚至永久失明的伤害。因此光纤激光加工机的安全防护措施是非常重要的,MAZAK光纤激光加工机不仅四周做到100%的封闭防护,包括机床上方也是全封闭防护,保证使用人员以及环境的绝对安全。

MAZAK Smart System

MAZAK特有2D/3D的编程套料软件MAZAK Smart System不仅具有极强的可操作性能,还可以在一张板材上任意嵌套各种产品。同时还可以把2D图纸展开成3D实体模型。对于多台加工机,既可以提供加工程序,也可以进行数据管理,可与智能化激光系统进行实现联动,从而获得高效的生产效率,提高客户的市场竞争力。

自动化集成方案

MAZAK拥有高效的自动化集成解决方案,为客户今后增加设备投入提供扩展服务。

结束语

由于光纤激光具有高效节能、维护成本低、薄板切割速度快等优点,近年来在钣金加工市场得到了迅速的发展,特别是厚度小于6。0mm的薄板加工市场,采用光纤激光是最佳的选择。当然光纤激光加工机加工也有其一定的局限性,对于中厚板的加工,无论是在速度还是加工断面质量方面,与CO2激光加工机相比都略有逊色。

对于钣金外协分包商或者企业用户,选用哪种型号的激光机,主要取决于需要加工什么样的材料。当用户有大量6mm以下的板材加工需求时,可以考虑光纤激光加工。如果用户同时有薄板和中厚板的加工,且中厚板的加工需求较大时,则推荐CO2激光加工。


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