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光纤激光:切割界的“新宠”

发布者: YANGHUIMIN | 发布时间: 2017-4-21 12:04| 查看数: 25| 评论数: 0|帖子模式

    在金属加工领域,切割是不可或缺的重要工艺之一。在20世纪70年代第一台激光切割机诞生以后,激光切割因其能量集中、易于操作、高柔性、高效率、低成本等优势,广泛应用于汽车、机车车辆制造、冶金等工业领域,被公认为是替代传统加工最有效的手段之一,享有“制造系统共同的加工者”的美誉。

  然而,随着实际应用的不断深入,传统激光机体积庞大、分立元件多、维护困难、寿命短等缺点日益显现,在一定程度上制约了金属加工技术的发展。在这种背景下,光纤激光技术应需而生。

  随着市场对光纤激光的认同,众多机床厂商也加快了对光纤激光技术的研发和生产。光纤激光切割机相较于普通二氧化碳激光切割机,空间和气体消耗量更省,光电转化率更高,是一款节能环保的新产品,有着巨大的市场潜力。

  光纤激光切割机

  萨瓦尼尼——高动态光纤激光切割机L3

  作为世界钣金行业的杰出代表,意大利萨瓦尼尼公司的光纤激光切割机已经得到广泛应用。

  2010年,萨瓦尼尼推出了最新型的高动态光纤激光切割机L3。此款激光切割机专门为光纤激光切割所设计制造,独有的激光发生源,具有低耗能的优点,同时减少了机器对环境的影响。L3光纤激光切割机无论从构造、发生器、激光切割头以及软件系统,都一如既往地追求完美,为客户带来高速、精确、稳定和完美的切割表现。在CIMT2011上,很多客户给予了很高的评价。

  构架:沿用萨瓦尼尼飞行机构

  从机床构造理论出发,L3光纤激光切割机沿用了萨瓦尼尼光纤激光切割机的飞行机构。承载光束传输非常稳定,并允许快速、准确的定位和加工工件。由于减小了激光发生器和冷水机的体积,机床布局更紧凑。取消了外光路,专为光纤激光所设计的机器,突破了设计的限制,使Y轴的移动更简便轻巧,同时加速度达到2.5g。

  发生器:创新技术的光纤发生器

  萨瓦尼尼集合以往在钣金加工及切割上的经验,创新地推出了光纤的发生器,从而达到了经济高效的优势。

  激光切割头:新技术的核心

  萨瓦尼尼对激光切割头进行了进一步的优化,让光纤可以动态传输激光。优化设计并采用了直线电机,使Z轴上的移动更精确,并减少了惯性的影响,定位更精准、快速。同时,激光切割头使用单一聚焦透镜,安装于可插入式的透镜盒内,可以高质量地完成不同厚度、不同材料的激光加工,从而高速的完成切割。

  软件:拥有EtherCAT高速交换的SIX专利控制系统

  Ethercat高速交换系统的革新使萨瓦尼尼SIX控制系统更加优化,保证了高动态与高速切割的完美表现。SIX数控系统控制移动方向、光源的聚焦与参数和辅助气体,保证切割的准确性。

  为了保证L3完美的切割,配置了萨瓦尼尼创新的专有技术TRADJUST,在切割过程中其和CAM Laser要求的数据完美结合,自动生成动态的、优化的机床轴运动轨迹和最佳功率值。

  萨瓦尼尼L3光纤激光切割机同其他柔性系统一样,可以采用各种板料装卸配置,并且很容易和FMS系统或AJS系统实现集成。在柔性线上的优势让萨瓦尼尼的机器都可以连接成线,降低了人为干预,减少了加工时间,提高了生产率和加工质量。

  百超:最新光纤激光BySprint Fiber 3015

  百超的产品涵盖了激光切割机、高压水切割机、折弯机等钣金加工专业机床。在光纤激光这一块,百超也不甘落后。2007年,百超在德国慕尼黑光电展上展出了其最新光纤激光切割机BySprint Fiber 3015。2010年3月,首次在中国市场展出,并在2011年的CIMT 2011展会上重点推荐。

  这款光纤激光切割机床在百超成熟的机械系统上配备了Fiber 2000光纤激光发生器,成为百超产品系列最新的一款产品。光纤激光切割机为金属切割提供了更加灵活的解决方案,不仅可以切割碳钢、不锈钢和铝,还能够高效率、低成本、高精度切割有色金属铜和黄铜。光纤激光切割机主要用于切割4mm以下金属薄板,能获得前所未有的高效率和高精度。

  核心优势:稳定性

  BySprint Fiber 3015最大优势是它的稳定性。这款光纤激光切割机的激光发生器、数控系统、软件驱动、床身及所有的部件都是百超自己的产品,百超掌握了全部的核心技术,这就使得整个系统处于一个最优的状态。

  上下料系统:配备ByTrans Extended升级版

  3015配备了百超的ByTrans Extended升级版智能化自动上下料系统,应用更加灵活。升级版ByTrans只需增加少量投资,就可以获得两倍储存能力。ByTrans升级机型有两个原料托盘:附加储存板材,或提供保护板材,或储存切割好的大工件。如果原料托盘只用于储存普通板材,切割过程中可以从两个托盘中取料,可储存两倍板材,整个系统更加优化高效,自动化程度更高,产量大幅度提高。如果工件表面不能划伤,需要第二个原料托盘储存保护板材。根据编程,保护板材可以自动放置在两张已切割板材之间,同时保护材料更容易使已切割板材分离,也可以在订单的开始和结束时作出自动标识。ByTrans升级版可轻松处理大尺寸工件,可自动将工件暂时储存在第二个托盘中,并把废料放在指定位置,减少手动分料,大大提高了整个系统的产量。

  发生器:Fiber 2000

  在百超成熟的ByTrans机械系统上配备了Fiber 2000光纤激光发生器,2000W的功率使得切割机具有足够的能量切割到12mm厚的板材。

  切割头:专为光纤激光而设计

  3015的切割头是百超专门为光纤激光而设计的,与BySprint Fiber能够完美匹配。激光光束通过光纤传输到切割头,不是通过二氧化碳激励以及反光镜。简捷的激光光路传输与高科技光纤激光发生器以及成熟的机械技术组合在一起,运行和服务成本非常低。

  软件系统:保证切割效率

  百超的机械、软件及CNC系统确保BySprint Fiber 3015产品具有高动态性能,能够把激光发生器的潜在能量最大程度地转换成速度,从而大幅度地提高切割效率。

  BySprint Fiber光纤激光切割机外形美观,结构紧凑,占地面积小,与激光发生器整合在一起,不需要额外空间。可以很方便地接近工件,安全性能高。能够快速高效地加工薄板。

  大族激光:G3015F系列大功率光纤激光切割机

  身披大红外袍的大族激光G4020F、G6020F光纤激光切割机是在G3015F的基础上研发推出的,一经亮相就艳惊四座。这个根据钣金市场大幅面需求和高功率光纤切割技术的需要而量身定制的激光切割机产品,延续了G3015F强大的切割能力、“飞一般”的切割速度、极低的运行成本、优异的稳定性、高质量的加工效果和强大的柔性适应能力,继续引领着钣金加工的新时代。据介绍,大族激光是国内最早将高功率光纤激光技术应用于工业生产领域的激光设备制造厂商,自2009年至今,一直引领国内高功率光纤激光技术的革新和发展,并积累了大量的客户现场使用经验和工艺研发成果。截止发稿时,此设备国内累计发机已达150余台套,市场占有率达90%以上。

  产品设计与配置

  G4020F激光切割机同样采用龙门双驱结构形式,横梁为ZL205A航空铸铝件,二者均由退火后粗加工,经过二次振动时效处理后精加工而成;传动方面配备了进口高刚性精密减速机及磨削齿轮齿条、高精度直线导轨等高效传动机构。整机通过专业的激光切割专用数控系统集合而成。

  自G3015F(加工幅面3米×1.5米)推向市场后,市场对G4020F、G6020F(加工幅面分别为4米×2米,6米×2米)等大幅面切割机床的需求日渐显现,大族激光推出的G4020F、G6020F机床在同等性能的情况下,满足了客户更大幅面的加工需求,深受广大客户认同。

  激光器:IPG高功率激光器

  G4020F、G6020F选用了德国IPG高功率光纤激光器。作为大族激光战略合作伙伴的IPG公司是国际知名的光纤激光器生产、制造和销售的先驱,是全球最大的光纤激光制造商,它生产的高效光纤激光器、放大器等均走在世界前端。IPG的产品有着非常高的稳定性、免维护、光束质量优异等先进性,广泛用于各种板材乃至有色金属的激光切割、焊接加工领域。此激光发生器通过光闸后可实现一器多机,多机可以同时、分时进行工作,最大程度的利用激光功率,提高生产效率。目前已成为高功率光纤设备需求客户的首选品牌。

  软件系统:PA8000数控系统

  传统高功率激光加工设备主要由高精密机床、CO2激光器及数控系统等三大块构成,而大族激光是唯一一家在这三个领域都拥有自主知识产权的公司。大族激光光纤系列切割机床设备采用的PA8000系统由大族激光和德国PA公司共同研发,自主生产和销售,其拥有先进的系统设计架构、基于PC-Based的领先技术、完善的五轴功能、高速高精控制、丰富的CNC功能选项、先进的实时内核、强大的数据保护功能和最为重要的真正的开放式设计等诸多优势,被广大客户广泛认可。

  在操作方面,此系统简单且不繁复,人性化的操作理念被较好地融入到系统中,并不断得到革新和加强。针对客户使用情况的不断研发,不但使系统的科技含量、自动化程度和灵活性逐步得到提高,同时,功能的全面化也减少了对人的依赖。

  “新宠”魅力何在?

  百超的BySprint Fiber3015切割机自2007年在慕尼黑光电展上推出后,受到了一些OEM的、定型的、大批量的产品加工客户的广泛欢迎。“高效激光切割能够带来高回报,越来越多的国内用户选择百超成为其合作伙伴”。

  萨瓦尼尼集团更是全面停止二氧化碳激光切割机的生产,全力投入光纤切割机的研制。目前在全球来说,光纤激光切割机已售出近200台,遍布29个国家。

  作为民族品牌的大族激光,在国内最早将光纤技术应用到实际生产中,经历了市场应用的严格检验后取得了优异的销售业积和客户广泛的认同,截止2011年3月份,销售业积已超过去年同期水平,预计全年的销售台数可达400-500台。

  如此红火的市场业积,让我们不禁要问:光纤激光切割,这位时下的“宠儿”到底有着什么样的过人之处,让市场围着它转呢?

  能耗更低成本更省

  相对于传统的二氧化碳激光切割机,萨瓦尼尼L3高动态光纤激光切割机没有外光路,激光发生器也无需维护,减少了电能消耗,使用的能耗只占传统的二氧化碳激光切割机的30%,从而可以降低约50%的运行成本。

  BySprintPro3015采用低能耗半导体电源4400w激光发生器,能耗更低。

  大族光纤系列激光切割机因其配备的激光器光电转换率奇高,所配的冷水机等附属设备功率负载需求就很小,因此耗电量极低,是传统二氧化碳激光切割机的20%-30%,并且其独有的6mm以下不锈钢空气切割技术等先进的工艺技术,节约了氮气消耗,更加绿色环保。

  速度更快 效益更高

  L3在设计上取消了外光路,专为光纤激光所设计的机器,突破了设计的限制,使Y轴的移动更简便轻巧,同时加速度达到2.5g。2000瓦的功率相当于二氧化碳设备3000瓦的水平,最快时速度可超过一倍(取决于加工材料的不同)。单位加工时间可加工工件的数量增多,生产效率和产能都得到了很大提高。

  BySprintPro3015最大轴向加速度可达12m/s2,加工1mm金属板材切割速度快如闪电可达50m/min。极短的零件加工时间,极大地降低了整个系统的运行成本。

  大族激光的光纤系列切割机电光转换速率高达25%-30%,远大于二氧化碳激光器不到10%的转换率,切割0.5mm不锈钢板的速度为40m/min。采用高精度、高响应的驱动及传动系统,运动速度快,加速能力强,最大加速度1.5g。切割1毫米钢板可以达到20m/min,目前这一参数广泛被同行所使用,据最新产品数据显示,1毫米钢板切割已具备35m/min的能力。

  应用更广维护简单

  光纤激光切割机的推出使铜、铝等高反材料的激光大批量切割成为可能,完全解决了之前用户担心用传统的CO2切割机切割高反材料会损坏激光器的问题。而萨瓦尼尼光纤激光切割机使得这一问题迎刃而解,因为其可以广泛地切割不同的材料,并且达到最佳的切割效果和切割速度。2千瓦的光纤激光切割机最大可以切割18mm低碳钢,20mm不锈钢,8mm铝(镁合金)以及5mm的紫铜和黄铜。对于极限厚度的材料的切割质量取决于所工件要求的几何图形尺寸,材料的质量和系统的运行条件,同时使操作环境百分百安全。大族激光G4020F光纤系列切割机在切割铝、铜等高反射材料方面也有优异表现,其空气切割高反材料铝的先进、稳定的工艺技术,目前处于领先地位;设备采用光纤传输,不需要复杂的反射镜等导光,不需要调整外光路。对灰尘、震荡、冲击、湿度、温度具有很高的容忍度,能胜任恶劣的工作环境,基本免维护,使用寿命可达10万小时甚至更长。BySprint3015采用了独特的保护窗监控系统确保了切割镜的高度可靠性,而且能确保BySprint Fiber的切割环境长期健康安全可靠。

  L3由于激光源的高效率,取消了激光气体,降低了运行和维护成本。同时,采用了光源反射控制系统,保证了设备的稳定和安全。

  “新宠”能否独霸?

  尽管现在市场对于光纤激光切割机的需求不断增大,激光切割机生产厂商也普遍看好这类产品,认为光纤激光切割机将是主流发展方向。但是,这位“新人”是否真的能够完全取代二氧化碳激光切割等方式,而独霸市场呢?

  大族激光有关人员认为,光纤激光技术必将成为未来钣金加工行业的领跑者,尤其在薄板切割、三维切割、焊接和超大幅面机床应用等领域,其高超的柔性加工和优异的光传输质量将独领风骚。但二氧化碳激光设备暂时无法被完全取代。

  百超(上海)精密机床有限公司董事总经理王鹤龄认为,光纤并不是万能的,光纤激光切割的主要优势是在4mm以下的钢板,针对这些板材能够体现光纤激光切割高的生产效率和切割质量。而对4mm以上的钢板切割,二氧化碳激光切割无论是在切割速度、加工质量都要优于光纤激光切割。王总认为,我们不能被“光纤激光”这个所谓的高科技误导了,而要根据加工的板材来正确地选择切割的方式。

  萨瓦尼尼认为,对于任何一个刚投入市场的新技术来说,客户都有一个接受的过程,光纤激光切割技术也不例外。很多客户在接触萨瓦尼尼光纤激光切割机时,对于切割效率、质量、以及光纤激光对人体的影响这些问题都会有一些疑问。但是,当大家现场观看萨瓦尼尼光纤激光切割设备切割演示时,这些疑问全部得到了很好的解答。

  如今,越来越多传统的CO2激光切割机生产商也把产品的重点投入到光纤激光切割机上,也更进一步证明,光纤激光切割作为一个趋势,势必在不远的将来,随着技术的不断完善,完全取代CO2激光切割机。而萨瓦尼尼做为倡导光纤激光切割技术的领先者,希望能与中国的金属加工企业一起,带来新设备的同时,更将先进的生产技术,生产理念带到中国客户中。




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