汽車(chē)零部件的鈑金覆蓋件包含機(jī)蓋、后蓋箱、水箱架、保險(xiǎn)杠、葉子板、車(chē)門(mén)，還有底盤(pán)件的元寶梁、控制臂、后橋，以及駕駛室框架的高壓成型管等等，往往需要三維的切割，包括修邊和沖孔等，傳統(tǒng)工藝有開(kāi)模沖壓，等離子切割，機(jī)械雕銑或五軸機(jī)床激光切割等。
在樣車(chē)試制、小批量試生產(chǎn)、變形車(chē)、特種車(chē)和備件市場(chǎng)維修市場(chǎng)中，傳統(tǒng)的模具沖壓工藝顯然不能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。沖壓件的內(nèi)框、孔、內(nèi)輪廓和外輪廓等的切邊和切孔等工作只能依靠手工完成，操作困難，出現(xiàn)廢品的機(jī)率較高，無(wú)法保證不同切割件的重復(fù)精度，無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)上對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量越來(lái)越苛刻的要求。手工操作的加工時(shí)間長(zhǎng)，加工后的產(chǎn)品必須逐件進(jìn)行檢驗(yàn)，很難符合車(chē)型開(kāi)發(fā)周期越來(lái)越短的客觀要求。而且車(chē)型改變時(shí)需要更換全套模具，投資風(fēng)險(xiǎn)較大。
等離子切割的方式，導(dǎo)致切口邊緣不整齊，需要下一道工序來(lái)打磨，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。小孔只能用手鉆或沖床來(lái)加工，工作效率低下。手持離子設(shè)備對(duì)人體有一定的輻射，粉塵嚴(yán)重污染人體健康。而且等離子工人的用工管理對(duì)企業(yè)主也是一個(gè)棘手的問(wèn)題。等離子切割的流程較為繁瑣，圖示如下：
一些規(guī)模較大的生產(chǎn)廠家，率先引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的五軸鐳射切割機(jī)，大大改善了工藝效果，提高了生產(chǎn)效率。因?yàn)槲遢S機(jī)床目前基本上都是整機(jī)國(guó)外進(jìn)口，價(jià)格極其昂貴，動(dòng)輒三五百萬(wàn)以上的設(shè)備價(jià)位，對(duì)廣大中小型生產(chǎn)廠家是一個(gè)難以普及的門(mén)檻。而且目前三四百萬(wàn)的中低端的五軸鐳射切割機(jī)，選配的激光器基本上都是2KW的快軸流CO2激光器，需要充He,Ne,CO2等氣體，充氣費(fèi)用在20元/小時(shí)左右，系統(tǒng)耗電在30KW左右，加上輔助切割的氧氣費(fèi)用和零星耗材，累計(jì)每小時(shí)的使用費(fèi)用高達(dá)80元左右。包含冷卻包含充氣在內(nèi)的系統(tǒng)占地面積高達(dá)數(shù)十平米。圖為進(jìn)口的五軸激光機(jī)床的工作現(xiàn)場(chǎng)。
我公司根據(jù)前期大量的市場(chǎng)調(diào)研，結(jié)合汽車(chē)鈑金覆蓋件和底盤(pán)件的行業(yè)特點(diǎn)，現(xiàn)推出工業(yè)機(jī)器人＋光纖激光器的組合進(jìn)行三維切割，整機(jī)價(jià)位在100－200萬(wàn)元，耗材耗電總費(fèi)用控制在每小時(shí)20元內(nèi)，徹底有效的解決了上述問(wèn)題。
首先，用工業(yè)機(jī)器人代替五軸機(jī)床。兩者都能進(jìn)行空間軌跡的描述實(shí)現(xiàn)三維立體切割，工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度比五軸機(jī)床稍低，約為±100uM，但這完全可以滿(mǎn)足汽車(chē)鈑金覆蓋件和底盤(pán)件行業(yè)的精度要求了。而采用工業(yè)機(jī)器人大大降低了系統(tǒng)的成本造價(jià)，減少了耗電系統(tǒng)費(fèi)用和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，減少了系統(tǒng)的占地面積。
其次，用光纖激光器代替CO2激光器。光纖激光技術(shù)是近幾年高速發(fā)展的激光技術(shù)，相比傳統(tǒng)激光，具有更好的切割質(zhì)量，更低的系統(tǒng)造價(jià)，更長(zhǎng)的使用壽命和更低的維護(hù)費(fèi)用，更低的耗電。關(guān)鍵是光纖激光器的激光可以通過(guò)光纖傳輸，方便與工業(yè)機(jī)器人連接，實(shí)現(xiàn)柔性加工。
其三，本系統(tǒng)唯一的缺陷，是只能加工金屬工件，不能加工非金屬工件。這是因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用的是光纖激光，其波長(zhǎng)為1064NM，相對(duì)于波長(zhǎng)為10640NM的CO2激光，不易為非金屬工件所吸收的緣故。
總之，采用工業(yè)機(jī)器人＋光纖激光器的組合進(jìn)行加工，修邊沖孔等工藝一次完成，切口整齊無(wú)需后道工藝再處理，大大縮短了工藝流程，降低了人工成本和模具費(fèi)用的投入，也提高了產(chǎn)品檔次和產(chǎn)品附加值。選配我公司的離線編程軟件，通過(guò)數(shù)模直接生成切割軌跡，拋棄了繁雜的人工示教，更加適合小批量多批次的維修市場(chǎng)、新品試制和非標(biāo)定制等一些個(gè)性化的切割需求。而且，投資高柔性高效率的激光切割設(shè)備，來(lái)代替昂貴的沖壓設(shè)備和剪裁設(shè)備，可以更加靈活的更換產(chǎn)品，把握市場(chǎng)。
耗電耗材：
系統(tǒng)耗電：<8KW（根據(jù)選配激光器功率大小而異）
零星耗材：<0.5元/小時(shí)（包括高功率激光器水冷系統(tǒng)的濾芯、切割頭氣嘴和切割頭保護(hù)鏡片）
吹氣費(fèi)用：<6元/小時(shí)（以用純氧輔助切割2MM內(nèi)碳鋼為例）
性能指標(biāo):
激光功率:200W/300W/400W/500W/1000（根據(jù)工件材質(zhì)和料厚可選）
激光波長(zhǎng):1070NM
工作區(qū)域:半徑2米的半球形工作區(qū)域（選配半徑2米的機(jī)械手）
切割速度:0-15米/分鐘（根據(jù)功率大小和工件材質(zhì)與厚度可調(diào)）
供電電源:三相交流380V
用電功率:<8KW（根據(jù)選配激光器功率大小而定）
冷卻方式:風(fēng)冷/水冷（根據(jù)選配激光器功率大小而定）
切割頭焦距：5－7英寸（根據(jù)工件厚度可選）
機(jī)械手重復(fù)定位精度：±0.1MM
機(jī)械手保護(hù)等級(jí)：IP65
系統(tǒng)使用壽命：十萬(wàn)小時(shí)
系統(tǒng)保修:2年
系統(tǒng)選型：
1.根據(jù)工件大小選配不同臂長(zhǎng)的機(jī)械手。在置頂安裝的情況下，機(jī)械手為半球面的工作區(qū)域，考慮到用戶(hù)的實(shí)際加工情況和后期產(chǎn)品升級(jí)空間，建議采用臂長(zhǎng)2.01米的機(jī)械手，可達(dá)直徑3米的半球形加工區(qū)域。
2.根據(jù)工件材質(zhì)和厚薄選配不同功率級(jí)別的光纖激光器。金屬的切割以碳鋼、鋁和不銹鋼三種為代表，鋁等為高反射材料，同樣料厚情況下需選配更大功率的激光器，碳鋼比較容易切割，典型參數(shù)為2MM內(nèi)厚碳鋼選用200W激光器。具體選型可接洽我公司工藝工程師。
3.根據(jù)工件厚薄選配不同焦距的切割頭，有3、5、7英寸可供選配。6mm以下薄板切割可選5英寸的中焦距切割頭，6mm以上中厚板切割一般選用7英寸的長(zhǎng)焦距切割頭。
4.根據(jù)實(shí)際需要選配離線編程軟件。
三維切割系統(tǒng)的七大技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
1.因?yàn)椴捎昧藰I(yè)內(nèi)最高精度的史陶比爾機(jī)械手，本體較輕，切割速度快，在小弧度的精細(xì)切割和大邊的高速切割方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，實(shí)際切割速度可以達(dá)到18米/分鐘而無(wú)抖動(dòng)，綜合加工效率是其他品牌機(jī)械手組合的兩倍，性?xún)r(jià)比高，還可以節(jié)約一組的耗材和人工，后期可以少追加設(shè)備也能滿(mǎn)足產(chǎn)能要求。典型參數(shù)為0.8MM厚碳鋼用300W激光器，大邊的切割速度可達(dá)10米/分鐘以上，采用400W激光器可達(dá)15米/分鐘以上。有些品牌的機(jī)械手，因?yàn)樽灾馗哌_(dá)四五百公斤，吊裝后微小的抖動(dòng)會(huì)通過(guò)2米臂長(zhǎng)的放大，影響切割精度，所以不管用多大的激光器，實(shí)際切割速度一般不會(huì)超過(guò)6米/分鐘。
2.切割精度高。系統(tǒng)重復(fù)定位精度高達(dá)±0.1M，完全可以滿(mǎn)足汽車(chē)鈑金覆蓋件行業(yè)的精度需求?？汕懈钪睆叫≈?MM的小圓，切割效果圓滑美觀，目測(cè)無(wú)形變和毛刺。
3.切割幅面大，實(shí)際死角小。選配臂長(zhǎng)2.01米的機(jī)械手，除了實(shí)現(xiàn)直徑達(dá)3米的半球形三維加工區(qū)域外，還可實(shí)現(xiàn)2.5米×1.25米的二維平面切割。
4.針對(duì)三維切割的現(xiàn)場(chǎng)情況，我公司自行開(kāi)發(fā)了三維切割頭，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉，維修便捷。在汽車(chē)鈑金覆蓋件行業(yè)，工件的形變和破損會(huì)引起切割頭的碰撞，加上工人操作的失誤，切割頭的碰撞與損壞更是不可避免的。而國(guó)外切割頭的維修周期長(zhǎng)，價(jià)格昂貴，耗材費(fèi)用偏高。
5.根據(jù)實(shí)際需要選配離線編程軟件，可讀取UG,SOLIDWORK等三維作圖軟件導(dǎo)出的vda,igs,x_t,sldprt,prt,stp,ipt,par等格式的數(shù)模，修改后直接生成切割軌跡，代替人工示教，簡(jiǎn)單易用。
6.工業(yè)控制理念，模塊化設(shè)計(jì)，全系統(tǒng)的防護(hù)等級(jí)為IP55,機(jī)械手防護(hù)等級(jí)更是高達(dá)IP65，系統(tǒng)集成度高，故障少，抗沖擊振動(dòng)，抗灰塵，無(wú)須光學(xué)調(diào)整或維護(hù)，真正適合于工業(yè)加工領(lǐng)域的應(yīng)用。而其他同類(lèi)產(chǎn)品為簡(jiǎn)單集成，設(shè)備的穩(wěn)定性較差。
7.系統(tǒng)的工藝性和易用性較好。我公司對(duì)史陶比爾的機(jī)械手軟件做了大量的二次開(kāi)發(fā)，很多人性化的功能可以實(shí)現(xiàn)，如專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)功能。不同的材質(zhì)（如碳鋼和鍍鋅板和不銹鋼），不同的料厚，不同的速度，需要對(duì)應(yīng)不同的激光功率和吹氧壓力,我公司通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自動(dòng)匹配，這就大大降低了對(duì)操作工人的要求，降低了對(duì)工人的管理難度。
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