数字化激光落料线的特点与应用

文/王建业·广东库迪二机激光装备有限公司

数控和激光技术的发展，使得金属板料的激光切割工艺日趋成熟，切割成本逐渐降低，效率越来越高，并且国内外都出现了以激光切割机为主机的激光落料线。目前激光落料线的工艺流程是金属卷料经开卷和矫平，送入激光切割机，切割完成后，自动堆垛成品，并把废料送入废料箱。

如表1所示，对比传统冲压落料和四种激光落料（切割）的特点，可以看出，皮带支撑型和往复型激光落料线具有明显的综合优势。同时，与压力机和模具相比，激光切割主机还具备价格优势，因此，激光落料线的市场份额呈明显的增长趋势。本文主要介绍库迪二机的皮带支撑型和往复型两种激光落料线，并分析其技术特点以及优势以供参考。

表1 大件薄料落料方法对照表

技术特点

本司在掌握激光落料、全数字化生产线及相关工艺的核心技术的基础上，研发出多种型号的激光落料线。该生产线的核心技术包括：无损落料、连续变速送料、随动光缝、工艺包和材料利用率优化等等，其技术架构如图1所示。

激光落料数控系统

图2为激光落料数控系统LS100。连续加工控制方法是激光落料数控系统的关键技术，属于国内首创，获得了国家发明专利。该项技术使LS100实现在板料连续变速送料运动中完成切割加工，充分满足了激光落料的工艺需求，如图3所示。

全数字化激光落料线

库迪二机从2016年开始研发激光连续切割机，2017年建成国内首条激光连续落料实验线，2019年实现3条生产线投产落料（图4），2020年已实现累计8条生产线投产，实现累计销售12条激光落料线。

激光落料线的所有设备都采用数控技术控制，实现了整线的完全数字化和自动化，落料产品切换方便快捷，设备和生产的状态、数据可以远程调用，无缝接入智能工厂和数字化工厂。

无损落料技术

库迪二机的激光落料工艺，可以保证落料件表面无划伤、无沾污，边缘无渣瘤、毛刺小，实现了无损落料。

连续变速送料技术

连续变速送料，是实现激光落料工艺优化的关键技术。

切割速度与精度是互相矛盾的，需要根据落料件的设计要求来平衡、优化二者的关系，实现高速切割低精度轮廓，低速切割高精度轮廓，达到质量和效率的优化，如图5所示。通过连续变速送料技术，实现切割运动与送料运动的插补联动，进而实现工艺优化。

随动光缝技术

随动光缝技术是提高切割质量的关键技术。随动光缝技术利用皮带支撑，使切割头下方形成空隙光缝，并跟随切割头运动。这样就保证料带、落料件和废料都能得到连续的支撑，同时激光束穿透料带后不会被阻挡，与传统激光切割机相比，切割质量大大提高。

工艺包技术

当落料件材质和厚度发生变化时，需要调整激光功率、焦点、辅助气体压力、矫平机参数和切割速度等工艺参数，才能保证切割质量。

表2 落料件产能及加工成本估算表

工艺包技术是将工艺参数与落料件的材质和厚度等参数在数据库中关联起来，使整条落料线能自动适应材料的切换，实现全数字化、全自动化的生产控制。

材料利用率优化技术

材料利用率优化技术，可提高材料利用率5%～10%，显著降低了材料成本。

应用分析

以常见汽车内外钣金为例，按4000小时年时基数计算，激光落料线的年产能达到100万～700万件，材料利用率达到79%～100%，加工成本为0.72～4.29元/件，如表2所示。

结束语

激光落料是一种全新的落料生产线，并以其全数字化和无损落料的特点，受到市场的青睐，成为落料厂商扩充产能、技术升级的首选。