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4月12日,AMADA在天田上海技术中心发布了光纤激光切割机LCG3015AJ的最新升级款机型LCG3015AJⅡ。这款机型在各方面进行了升级,将成为AMADA下一代主力机型。据AMADA官方介绍,新款机型在保证切割的高速性的前提下,在生产效率、运用范围、可扩展性还有诸多亮点。具体情况如下:

9月19日,第二十届中国国际工业博览会开幕。据中国工博会官网,本届工博会机床展规模较去年扩大了半个馆,特别是在“激光加工、钣金成形”领域。国内外300多家专业厂商参展,展览面积超过7万平方米。位于2H、3H和NH馆的数控机床与金属加工展主要展示各类高档金属切削机床、金属成形机床、及数控系统、动力与传动、切削刀具等关键功能部件。将智能、高效、柔性数控机床与基础制造装备及集成制造系统呈现在众人眼前。

近年来,随着“中国制造2025”的推动,激光切割技术也面临着变革和机遇。变革意味着激光企业不仅要加大切割技术的投入,还要顺应工业自动化的潮流,让激光切割更加的个性化;同时,激光企业也将迎来更大的机遇,激光切割技术在提高工业加工效率上有着不可替代的优势,工控技术的发展给激光行业带来更多的可能,切割技术未来将会拓展到更多的领域,对促进行业的发展功不可没。

光纤激光切割机LCG3015AJⅡ更高的生产效率

自主创新,“智”造改变未来

据业内人士表示,未来激光切割将向着这些方向发展,高速、高精度的切割技术、厚板切割和大尺寸工件切割、三维立体多轴数控激光切割技术、无人化与自动化的激光切割技术成主要的研究方向。

1.无需更换聚焦镜

工博会首日,格力在其展位召开了主题为“格力智造,改变未来”的新品发布会,格力“G-FMS柔性生产线”对外首发,可为工业制造提供生产、检测、配送、入库一体化的自动化解决方案,以自主创新驱动“智造”升级。

激光切割头在激光切割中扮演着至关重要的角色

LCGAJⅡ搭载了一片可以自动改变表面曲率的镜片,即可变曲镜。通过更改镜片表面的曲率,可以将相同性质的入射光调制成具有不同扩散角度的反射光,以针对不同的加工需求。通过可变曲镜对光束的自动调制,就实现只以一片聚焦镜片,加工6mm以下碳钢板及其他所有材质、板厚的材料。

本次格力发布的新品“G-FMS柔性生产线”是一条全自动无人化生产线,以“机器换人”实现降本增效。据介绍,该线体的核心产品高精度立式加工中心GA-LM540采用动梁结构,承载能力强,在相同切削条件下,加工速度不受负载变化的影响,具有稳定的加工效率。同时,机床采用了矿物铸件床身,相比传统铸铁吸振性和阻尼性更高,可大幅降低振幅和固有频率,噪音比传统铸铁床身减弱约20%,同时具有极高的热稳定性和耐腐蚀性。它采用的直线电机驱动和光栅尺全闭环控制,相较于采用丝杆传动的机床,其加工的速度和精度更高,定位精度达0.005mm,重复定位达0.003mm。

激光切割机是体现激光切割技术最直接的设备,它是将从激光器发射出的激光,经光路系统,聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面,使工件达到熔点或沸点,同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动,最终使材料形成切缝,从而达到切割的目的。

2.自动更换喷嘴

格力新品发布会现场

激光切割机作为一种新兴的板材加工设备,经过不断的技术更新和工艺发展,激光切割工艺及激光切割机设备,正被广大板材加工企业所熟悉和接受,并以其加工效率高、加工精度高、切割断面质量好、可进行三维切割加工等诸多优势逐步取代等离子切割、水切割、火焰切割、数控冲床等传统板材加工手段。根据激光发生器的不同,目前市面上激光切割机大致可分为三种:CO2激光切割机、固体激光切割机、光纤激光切割机。

LCGAJⅡ首次标配了自动更换喷嘴功能。在自动更换喷嘴装置上设置了8个工位,可以安装加工所需的所有8种喷嘴。

技术升级,更贴合高度智能化工厂

喷嘴、聚焦透镜和聚焦跟踪系统的好坏关系着切割质量

由于系统对喷嘴的使用寿命具有自动计数功能,可在一个喷嘴寿命到期后,自动更换相同规格的新喷嘴,保证加工品质的一致性。同时,当喷嘴需要清洁时,也能够自动进行清洁,无需人为操作,大大提高效率。

德国通快是“工业4.0”创始成员,其开发的TruLaser 5000
fiber系列光纤型激光切割机在本届工博会上进行了全球首发。此次展出的TruLaser
5000
fiber整体性能在原本已是业界顶端的基础上再获升级,结合通快自行研发制造的TruDisk
10001万瓦级激光器带来业界最高水准的加工效率。在通快暴风切割技术的驱动下,TruLaser
5000
fiber不仅切割速度风驰电掣,整机能耗也显著节省,可以以极低的电耗和气耗加工厚板。此机床可满足从事钣金、电气、机械、车辆制造等各行各业客户对极高切割效率的追求。另外,该机床平台搭载了丰富的通快技术功能,数字化、智能化的德国工业4.0理念已整合其中,因此同样也适合于高度智能化工厂的需求。

在激光切割机的几项关键技术中,激光切割头的好坏直接影响到切割的质量,常见的激光切割机切割头由喷嘴、聚焦透镜和聚焦跟踪系统组成。

3.斜尺驱动结构

通快自行研发制造的TruDisk 10001万瓦级激光器

1、激光头喷嘴在激光切割中的作用

LCG系列设备的最大特点,就是能实现更高切割加速度的斜尺驱动结构。所谓斜尺驱动,是指驱动轴的齿轮和齿条都是以斜尺形式排布,实验证明,采用斜尺结构的尺合性更好,移动精度也就更佳,所以就可以提供更高的加减速。

AMADA展出了一台全新的激光设备,虽然外观上与以往的LCG3015AJ几乎一样,但这是AMADA为了对应最新互联工厂V-Factory体系而开发的IoT对应型激光加工机,在之前的基础上实现了三个升级:一是达到了150%的输出功率,使切割更为高速;二是IoT对应型数控系统,使操作更为简便;三是标配喷嘴自动更换等装置,使运转更为快捷。

激光头喷嘴是光纤激光切割机床上最常用的易耗件,随着光纤激光切割技术的发展和广泛运用,这几年激光头喷嘴的需求大增。喷嘴的形式主要有平行式、收敛式和锥形式三种,切割质量与喷嘴的形式和喷头尺寸有着密不可分的关系。

4.全开式防护罩

AMADA全新升级的激光设备

第一个作用是收集电容信号,通过陶瓷环将其传送到信号处理器,信号处理器发出信号到机床控制中心,机床控制中心依据该信号做出反馈,调整激光头垂直方向的位置,从而保持切割过程中激光头对工件的距离跟踪;

当生产过程中遇到急件需要插队切割时,只需拉开防护罩即可轻松的设置板材,不用员工在床身上爬进爬出,提高加工效率。

切割更精准,实现全自动智能加工

第二个作用是用其内部形状,引导气体顺利通过被切割工件,并在喷嘴出口附件形成高压。喷嘴出口孔径越小,形成的气压越高。如果是氧化切割,高压氧气在通过喷嘴后,在工作面上一部分通过同被切割件发生氧化反应提供热量,加速切割;另一部分就高速通过切割面,带走熔渣并在切割面保持适当的压力,确保切割顺利进行。

5.可视化管理

日本的山崎马扎克展示了代表世界最高水平的3D激光加工机。该机荣获第47届日本机械工业设计奖中最具分量的“经济产业大臣奖”,相当于“激光加工领域的奥斯卡奖”,可实现从上料到成品搬出的全自动智能加工。

第三个作用是保护激光头内部镜片。激光切割过程中,尤其是打孔时,常常有溶渣溅射,激光头喷嘴吹出的高压气体能将绝大部分的溅射物挡在外面,保护镜片免受伤害。

最新的数控系统AMNC
3i,在继承以往的强大机能的前提下,新增添了运转结果的分析图表显示,能形象直观的实时了解加工的完成状况以及能耗数据,实现可视化管理。

马扎克全球领先的3D激光加工机

2、聚焦透镜与激光切割关系

通过可视化管理,可以对生产上的浪费进行精准改善,起到事半功倍的效果,提高整体生产效率,这也是LCGAJ2设备能成为IoT物联网机型的原因之所在。

这些高端装备的整体亮相演绎了中国自主创新驱动“智造”升级,促进高端装备市场化的推广应用。加快推动制造业结构调整和提质增效升级,是培育形成中国经济发展的新动能,工博会机床展为制造业企业提供了智能装备和解决方案的采购平台,助力中国制造业智能化的升级。

聚焦透镜具有普通光学透镜的一般特性但又有其独特之处。利用它可以制成超短焦距的透镜,也可以在端面上形成实象,容易获得与物体同样大小的正立实象。

光纤激光切割机LCG3015AJⅡ更大的运用范围

利用激光束的能量进行切割, 必须把激光器射出的原始光束经过透镜聚焦,
才能形成高能量密度的光斑。透射式透镜使用非常简单,激光束穿过该透镜时,透镜把激光束沿轴向聚焦到工件上。在常见的工业激光系统中,喷嘴都含有气体洗涤的功能,也就是在喷嘴处引入气体喷流,以帮助提高激光束和材料相互作用的性能,同时高速气流还起着与光学系统隔离的作用。气体喷流防止材料加工污染物进入喷嘴而污染透镜表面。反射式聚焦系统用了另加的光束折向器和后聚焦反射镜。在此条件中,有两个额外光学系统,即硒化锌窗和光束折向器,窗口的作用是使在喷嘴上面封离聚焦系统。

1.高压空气切割

透射式聚焦头有两个主要优点,即光束易于调整和允许光束有偏心之类的小偏差,即允许光束偏心或角度偏离地射入透镜。反射式透镜头适用于高功率水平的场合,对大功率激光系统的应用很理想,产生的热透镜效应少,在苛刻的焊接环境下很耐用。理论上,抛物反射镜应把激光束聚焦到光束的衍射极限。衍射极限是对特定激光束直径和模式质量所能达到的最小焦斑。抛物面反射镜是最难调整的反射镜系统之一,因此,在高功率激光系统中,通常很难达到衍射极限的聚焦。对焊接来说,并非总是要求使用小光斑,因此,在此种应用中反射镜很合适。

AMADA采用了比以往压力更大的切割辅助空气接口,可以以更高的压力进行空气切割。空气压力提升后,除了可以切割更厚的板材之外,对相同板材的切割断面也完全可以匹敌氮气切割,大幅度节约气体使用成本。

近几年,市场对大功率激光器的需求上升,传统透镜焦深和焦斑存在制约关系,增加焦深必然引起焦斑尺寸的扩大,在很多情况下无法满足激光加工的要求,长焦深、高分辨的聚焦透镜成为了新的市场需求。

2.深刻印加工

聚焦透镜的焦距和焦点位置都对激光切割质量有影响,高速切割薄型材料适合选用短焦长透镜,切割厚工件适合选用长焦长透镜。

以往通过激光加工机的刻印功能刻印的标识,会在后道喷涂或电镀后无法看清,失去刻印的意义。为了使刻印功能更具实用性,AMADA将LCGAJ2的仿形感应距离加以提高,通过最大可达到以往4.3倍的仿形感应间隙,可以进行深度更深的刻印加工,在喷涂或电镀后依然清晰可见,扩大运用范围。

3、聚焦跟踪系统在激光切割中的角色

光纤激光切割机LCG3015AJⅡ更丰富的可扩展性

激光切割机聚焦跟踪系统一般是由聚焦切割头和跟踪传感器系统组成。切割头包括导光聚焦、水冷、吹气以及机械调整部分组成;
传感器是由传感元件和放大控制部分组成。传感元件的不同,跟踪系统也不同。

1.自动化升级解决方案

目前,主要有两种形式的跟踪系统,第一种是电容式传感器跟踪系统,
又被称为非接触式跟踪系统;第二种是电感式传感器跟踪系统,
又被称为接触式跟踪系统。

从多种少量、按需生产,到大批量加工需求,AMADA提供多种自动化系统升级解决方案,以适合用户不同的加工特性。包括:

激光头的工作流程是这样的,激光器产生激光,通过外光路传输,在切割头内经聚焦镜聚焦后,作用于被加工材料表面,将材料气化或者在切割气体辅助下形成熔池。切割辅助气体经过切割头导流后产生一个强有力的气流吹掉产生的熔渣,同时防止材料气化附着在聚焦镜的表面使其损坏,防止产生等离子体或者等离子体和气体的混合体。

①可自动上下料的连续运转方案

智能制造时代新要求:自动调焦切割头受追捧

②带有自动分拣堆垛功能的全天候加工解决方案

智能制造技术是工业自动化必须去研究的课题,就目前而言,市场上真正做到的并不多。以自动调焦切割头为例,国内以奥森迪科为主的激光切割头厂商已经有能力做到。

③材料与产品分别堆垛的全自动解决方案

焦点控制指的是激光切割机在切割不同材料以及不同厚度的板材时,为了达到更好的切割效果,激光束的焦点都会设置在不同的地方,即称为我们所说的调焦。随着工控技术的突破,能进行自动调焦切割头在激光切割自动化中不可或缺。

④层数和列数可根据用户实际情况定制的自动仓库解决方案

在激光切割应用早起,调焦的主要方式是依靠手动来进行完成,如今随着激光技术的发展,这种手动调焦的方式已经逐渐淘汰,自动调焦功能已经开始慢慢得以实现。

2.IoT数字化解决方案

激光切割头底部为喷嘴,在切割过程中,喷嘴高度不变,所以不能通过升降切割头来调焦。聚焦镜的焦距是不可改变的,所以也不能指望通过改变焦距来调焦。如果改变聚焦镜的位置,则可改变焦点位置:聚焦镜下降,则焦点下降,聚焦镜上升,则焦点上升,这是调焦的一种方式。采用一个电机驱动聚焦镜作上下运动,可以实现自动调焦。

通过AMADA所提供的钣金加工IoT解决方案,可以实现从接单报价开始,以工艺设计、展开编程、互联加工等为主,包括可视化管理、远程诊断、到故障预防支援等服务在内的,从工艺改善到工厂改革的全新的钣金加工数字化改善。

另一种自动调焦的方法是在光束进入聚焦镜之前,置一变曲率反射镜,通过改变反射镜的曲率,改变反射光束的发散角度,从而改变焦点位置。

有了自动调焦功能,在加工不同材质、不同厚度的工件时,机器可自动将焦点快速调整到最合适的位置,这样可以显著提高激光切割机的加工效率,厚板穿孔时间也会大幅缩减。所以,对于激光切割机而言,自动调焦功能是一项重要并不可缺少的功能。

自动化切割头这几年在国内的使用率越来越高,但之前由于价格较高,很多国内厂商在采购时对此犹豫不决。随着国内厂商在自动化切割技术上的投入,以奥森迪科等为主的国内厂商在自动化切割头技术上取得了很多突破。

自动化切割头与数控系统的结合,让激光切割更加“智能”

自动调焦切割头的出现让激光切割技术更进一步,在推动激光切割自动化上,它扮演者不可或缺的角色,而拥有与之配套的数控系统则让激光切割更加“智能”。

自动调焦切割头的主要优势在于通过数控系统,动态调节焦点位置、气压大小和跟随高度,从而实现切割工艺的自动化调节;这样既实现了普通手动切割头无法完成的工艺要求,又可将复杂工艺过程固化到数控系统中。

激光切割数控系统与自动调焦切割头以及激光器等其他智能设备的紧密配合,才能使激光切割加工变得“智能”。

作为国内专业从事激光切割聚焦系统、机床运动控制系统和设备物联网研发与制造的科技型企业,奥森迪科凭借在机械设计、自动化控制和工程光学方面多年的研究与技术积累,推出“激光切割+多轴运动控制系统+设备管理云平台”三位一体的激光切割应用解决方案,使生产制造真正实现智能化,效率更高、成本更低、功能更全,是客户追求核心竞争力和利益最大化的最佳选择。

据悉,奥森迪科的激光切割应用解决方案分为A-cutter系列光纤切割头、激光切割数控系统、Au3tech数控云平台三部分组成。

奥森迪科助力激光切割自动化

2018年对于激光产业而言,可谓是快速增长的一年。据相关数据统计,随着我国激光应用领域的不断扩展以及应用深度的加大,未来行业需求前景看好,预计行业规模复合增速在10%以上。新的应用场景对激光切割技术的要求更高,这要求激光切割机厂商提升自身技术,顺应新的市场潮流,抢占新的商机,运用激光切割自动化的技术已经刻不容缓。

据悉,武汉奥森迪科智能科技股份有限公司是一家专业从事工业激光聚焦系统及自动化控制系统设计、开发、销售的高新技术企业,成立于2011年。公司以工业激光聚焦系统为业务重点,融合机械设计、自动化控制和工程光学三大技术领域。

激光切割面临的机遇与挑战

总结:任何一项技术的普及都需要一个过程,随着中国对激光加工的需求增长,激光切割技术的自动化更加显得重要。激光切割头在激光切割技术中扮演着至关重要的角色,而高质量的自动调焦切割头技术无疑是推动这个行业的加速剂,未来它将在促使激光切割技术自动化上扮演着中流砥柱的作用。

近几年,随着国家的重视以及企业对核心技术的投入等,国内在尖端激光切割技术上也取得了一些成绩,如激光切割头技术,这些进步离不开企业自身的努力。当然,我们也得清晰地认识到,在激光切割核心技术上,我们离国际顶尖水平仍有差距,技术研发上还有很长的路要走,但相信在不久的将来,我们在技术上将更加有底气。

来源: OFweek激光网

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