伺服转塔数控冲床和激光切割机在实际生产中的应用

李倩

（建东职业技术学院，江苏常州213022）

伺服转塔数控冲床和激光切割机在实际生产中的应用

李倩

（建东职业技术学院，江苏常州213022）

伺服转塔数控冲床具有激光切割机无法取代的功能，成型加工是激光的最大弊端。转塔冲床具有激光切割机全部的功能，且具有激光切割机不能加工成型不能加工立体异形零件的等众多特点。激光切割能加工的零件冲床基本上都能干，立体成型的加工激光不如冲床，但精密切割上面还是激光比较拿手。

伺服数控冲床；激光切割机；成型加工

笔者是一名在校高职教师，因教学需要曾到某公司挂职锻炼，接触过一些伺服转塔数控冲床和激光切割机，该公司主要做一些医疗器械盒，医用灭菌消毒器械盒这类产品，其主要加工手段是钣金加工折弯装配为主，主要使用的原材料是2.00mm厚度的5052 H32铝板和1.50mm厚度的SS304不锈钢板，针对产品表面处理分别做阳极氧化以及钝化/电抛光。因为产品的原因，会用到激光切割和数控冲压技术。

1 激光切割机

激光是一种光，与其他自然光一样，是由原子（分子或离子等）的跃迁产生。但与普通光不同的是激光仅在最初极短时间内依赖于自发辐射，此后过程完全由激辐射所决定，因此激光具有非常纯正的颜色，几乎没有发散的方向性、极高的发光强度和高相干性。

激光切割机在切割过程中，光束经切割头透镜聚焦成一个很小的焦点，使焦点处达到较高功率密度，其中切割头固定在z轴上。这时，光束输入热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分热量，材料很快被加热到熔化与汽化温度，与此同时，一股高速气流从同轴或非同轴侧将熔化及汽化的材料吹出，形成材料切割的孔洞。随着焦点与材料的相对运动，使孔洞形成连续宽度很窄的切缝，完成材料的切割工作。切缝时工艺参数（切割速度，激光器功率，气体压力等）及运动轨迹均由数控系统所控制，割缝处的熔渣被一定压力辅助气体吹除。

但是激光光束都具有一定的发散角，呈“锥形”。当“锥形”高度改变时（相当于激光切割机光路长度改变），聚焦透镜表面光束横截面面积也会随之改变。此外，光还具有波的性质，因此，不可避免的会出现衍射现象，衍射会使光束在传播过程中发生横向扩展，该现象存在于所有光学系统中，能够决定这些系统在性能方面的理论极限值。由于高斯光束呈“锥形”和光波的衍射作用，当光路长度变化时，作用在透镜表面的光束直径时刻发生着变化，这就会引起焦点大小和焦点深度变化，但对焦点位置的影响很小。如果焦点大小和焦点深度在连续加工中发生变化，必然会对加工产生很大的影响，比如，会造成切割缝宽度不一致、在相同切割功率下会割不透或烧蚀板材等。这是激光切割机原理导致的加工弊端。

2 伺服数控冲床

数控冲床可用于各类金属薄板零件加工，可以一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉伸成型加工，（按要求自动加工不同尺寸和孔距的不同形状孔，也可用小冲模以步冲方式冲大的圆孔、方形孔、腰形孔及各种形状曲线轮廓等，也可进行特殊工艺加工，如百叶窗、浅拉伸、沉孔、翻边孔、加强筋、压印等）。通过简单模具组合,相对于传统冲压而言，其加工精度高，具有稳定的加工质量；其加工幅面大：一次可以完成1.5m×5m加工幅面；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件，可做剪切成形等；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；冲床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高；冲床自动化程度高，可以减轻劳动强度；操作简单，具备一定基础电脑知识培训2～3天均可上手操作；能节省大量的模具费用，可以使用低成本和短周期加工小批量、多样化的产品，具有较大的加工范围与加工能力，从而及时适应市场与产品的变化。

伺服转塔数控冲床的加工方式：①单冲：单次完成冲孔，包括直线分布、圆弧分布、圆周分布、栅格孔的冲压。②同方向的连续冲裁：使用长方形模具部分重叠加工的方式，可以进行加工长型孔、切边等。③多方向的连续冲裁：使用小模具加工大孔的加工方式。④蚕食：使用小圆模以较小的步距进行连续冲制弧形的加工方式。⑤单次成形：按模具形状一次浅拉伸成型的加工方式。⑥连续成形：成型比模具尺寸大的成型加工方式，如大尺寸百叶窗、滚筋、滚台阶等加工方式。⑦阵列成形：在大板上加工多件相同或不同的工件加工方式。

无论是激光切割，还是数控冲床都是生产加工中必不可少的加工手段，需要掌握其不同的特点以便选择最好、最经济的加工方式进行加工，通过笔者的经验，两者有以下的一些特点和不同：数控冲床主要冲裁直线、方孔、圆孔、OB孔，图案简单固定，主要的材料为6mm以下的碳钢板以及铝板，厚度2mm以上的不锈钢板已经不推荐使用数控冲床，因为材质粘度大，硬度高，跳料，粘刀现象严重，同时对于模具消耗也大。总体说来，数控冲床加工速度快，模具是定死的，如果需要新开发模具，周期至少三周，费用高，柔性化程度不高。连接点毛刺去除麻烦，接刀痕明显。针对长度在500mm以内的零件加工精度在+/-0.10mm左右。激光切割柔性化程度更高，切割速度更快，生产效率高，生产周期短，加工不变形，无需模具，任何形状都可以一次精密成形，针对长度在500mm以内的零件加工精度在+/-0.05mm左右。但相较于冲床成本简单图形的落料成本较高，切割线周围的熔渣影响表面质量。滚筋，敲落孔，百叶窗等立体异形零件不能使用激光切割机进行制造。但不管怎样，在实际生产中，都需要按照零件图纸选择适当的加工手段才能获得最佳收益。

［1］张力重，林红旗.交流伺服驱动机械式压力机的发展［J］．装配制造技术，2007，（2）：49-52．

［2］卢秋霞，等.数控转塔冲床主传动的发展［J］．仪器仪表用户，2007（6）：127-129．

［3］刘振堂.国外数控冲床的现状和发展趋势［J］．锻压机械，2002，（6）：7-9．

［4］马闯.肘扦式数控冲床的分析与优化［D］．南京：南京航空航天大学，2007．

Application of Servo Turret CNC Punch and Laser Cutting Machine in Actual Production

LI Qian
（Changzhou Jiandong Vocational and Technical College，Changzhou，Jiangsu 213022，China）

ServoturretCNCpunchcannotreplacethefunctionoflasercuttingmachine.Moldingprocessingisthebiggestdrawbacksoflaser.Turretpunchhasallthefeaturesoflasercuttingmachine，andhas characteristics that can not be processed，can not be processedthree-dimensionalspecialpartsandmanyotherfeatureswhichalasercuttingmachinedoesn'thave.punchcanprocessall the parts that can be processed by laser cutting，punch has an advantage of three-dimensional processing over the laser，but laser is goodintheprecisioncutting.

servo CNC punch press；laser cutting machine；molding processing

TG385.1

A

2095-980X（2017）03-0017-01

2017-02-26

李倩，主要研究方向：数控。