激光切割在钣金加工中的应用

沈景贵 田凤雷

摘 要：文章首先对激光切割机的切割原理进行论述，帮助明确在钣金加工中应用的原理。其次重点探讨激光切割机的应用现状，与传统的切割加工工艺对比进行，帮助读者明确激光切割技术的先进性，为后续工作任务开展提供稳定的技术保障。

关键词：激光切割；钣金加工；加工技术

1 激光以及激光切割机概述

钣金材料硬度比较大，生产加工环节普通的切工工艺很难达到标准，激光切割利用高温性能对钣金进行切割。激光光束发出后，会准确的达到指定切割位置，集中在一起，不会对其他位置的造成影响，光束的切割范围是固定的，技术中能够实现精准调控。钣金加工生产中对精准度的要求十分严格，一旦出现误差最终的成品将无法投入到使用中。温度短时间内升高，达到钣金材料的融化点，实现切割加工。融化过程中温度继续升高，最终以蒸汽的形式蒸发，材料出现切割口。生产加工过程中不会出现振动等影响因素，加工质量控制也更方便进行，因此切割准度不会出现误差，更节省时间，这也是该技术在钣金加工生产中得到广泛应用的主要原因，切割前要对切割点进行确定，在这一起始点上，会最新进行切割任务，移动的时间也要经过详细计算，在某一定点停留时间过长会造成切割口宽度过大，不利于安全使用。路径控制是通过计算机设备来进行的，正式切割时不会出现误差。自动化控制系统也需要技术人员的监管，观察反馈得到的参数，发现误差要采取应急措施，否则产品损坏或者切割参数不合理都会造成质量问题。切割后在材料的表面能够观察到明显的切割线，并且在最初激光照射的位置会形成孔，可以作为路径观察的参照标准。

2 在钣金加工中应用激光切割机的相关情况

专业生产纺织机械的企业，主要生产粗纱机和络筒机两大系列产品。公司所用激光切割机由日本三菱公司生产，型号：ML3015LVP-5036D，所用软件是日本村田公司的CAMPASS2000E编程软件，最大切割板厚16mm。

第一，有效借助编程软件的优势，充分提升薄板材料的利用率。我们以ML3015LVP-5036D型号的激光切割机为例。该型号激光切割机采用CAMPASS2000E编程软件，具有优化排料等辅助功能。优化排料功能允许使用者在定尺材料上，对料厚一样的不同零件进行优化排列，优化排料功能略去了薄板切割时的开料环节，不仅材料的装夹频率有效降低，还有效降低了工时。同时该型号激光切割机具有“飞行光路”功能，不仅切割速度非常高，而且由于不需要对被切割的薄板材料进行夹紧，不存在切割死区的问题；并且使切割方案的编排更加合理，加工效率和材料节能效果均非常突出。

第二，缩短了新产品的开发周期，模具应用数量大幅度降低。目前的钣金加工市场竞争非常激烈，如何在激烈的竞争环境下加工日益增多的钣金件，需要认真考量。如果采用模具生产，不仅模具的设计和制造需要周期，而且目前许多新产品的钣金加工通常是小批量生产，模具使用一次便失去价值，费时又不经济。但是采用激光切割机完全没有以上顾虑，激光切割的零件不仅质量高，而且没有模具环节，生产时间短，生产效率高，适合小批量生产，对于产品开发周期日益缩短的市场环境也是有力的保障。

3 激光切割技术在应用中表现的实际优势

3.1 实现了劳动强度和加工成本的双重降低

第一，20世纪80年代之前，箱体等基础的支撑零件，全部是铸铁件。它的优点是结构稳定、变形小，缺点是模具制造周期长，模具费用高，不适合单件、小批量生产，环境污染大，工人劳动强度高。20世纪80年代以后，随着设计理念的变化，几十年生产一种产品的模式被打破，钢板焊接结构的机架、箱体在络筒机和针梳机产品中出现。由6mm和8mm厚钢板拼焊成的机架、箱体，用剪板机剪出外形，用气割粗切出板面内结构，再用镗床或加工中心将板面内结构精加工成活，有同心度要求的孔，还要焊合后再用镗床或加工中心加工成活。加工周期很长，效率很低。有了激光切割机省去了剪板机和气割甚至镗床或加工中心，绝大部分板件都能在激光切割机上一次成形，直接进行焊接合套，只有很少一些同心度要求很高的孔，需要焊结成箱体后精加工孔。这样减少了设备种类，减少了工序，缩短了工期，提高了效率。使板焊结构的机架、箱体代替铸铁结构的机架、箱体成为可能。实现了纺机零件的以“焊”代“铸”。由此带来的好处就是：减轻了工人的劳动强度，减少了环境污染。在新产品试制方面：大大加快了研发进度，节省了模具投入，降低了成本。

3.2 缩短了新产品制造周期

在对激光切割设备进行设计时，会在很对加工周期来进行，材料的厚度对周期影响也是十分严重的。因此设备要具备调节功能，根据生产切割需求合理计算时间，输入数值后自动完成任务。在激光切割机投入使用前，钣金材料加工切割会使用剪切的形式来进行，但仅仅局限于薄板，厚度在3mm以下，并不能满足使用需求。随着钣金生产加工技术逐渐进步，剪切工艺并不能达到使用标准，设置存在严重的质量不达标现象。加工后的产品需要继续进行精细化处理，否则切割面会出现金属屑。激光切割设备投入到使用后，此类问题得到了解决，加工质量不会再受到原料的厚度影响，能够快速、准确的对切割点进行定位，将钣金材料加工成需要的形式。

3.3 大幅度提高加工效率

剪切需要逐个零件进行，并且对刀具设施的磨损也十分严重，加工生产一段时间后需要停止，对损坏的刀具进行更换，生产成本也会因此而增大。激光切割技术的应用针对此类问题有更合理的解决方案，不但提升了准度，并且对原料也能起到保护作用，仅仅在切割口处温度会升高，其余部分不会出现破损。时间与温度都是可以调控的，这一优异性是传统设计理念中所不能比较的，钣金加工生产的效率得到提升，工序简化后检修过程也更方便。激光切割机使我公司厚度4mm以上钢板的加工效率大大提高。由于冲床吨位的制约，我公司厚度4mm以上钢板不能放在冲床上冲裁加工，只能用气割粗加工，再用机加工设备精加工成活，这样的结果是：浪费材料、增加工序、生产周期长、生产效率低、成本增加。应用激光切割机后，厚度4mm以上钢板只要不是精度特别高的尺寸，都能直接切割成活，比气割的效率还高，精度还好，变形也小，省去了机加工工序。

结束语

总之，激光切割机具有的诸多优点，使它已经在许多领域中获得了非常广泛地应用。展望未来，激光切割机也必然会获得更好的发展前景。■

参考文献

[1]张民业.激光切割技术在异型零件加工中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化，2013（6）.

[2]穆秀玲，杨振军.冲切复合加工技术在钣金加工中的应用[J].金属加工（热加工），2013（5）.

[3]王延昳，刘红，王东华.激光加工在钣金车间的应用分析[J].科技传播，2012（1）.