戚墅堰机车应用激光切割的几点思考

作者：中国南车集团戚墅堰机车有限公司 方荣良

欢迎访问e展厅 展厅 9 焊接设备/切割机展厅 交流电焊机, 直流电焊机, 气体保护焊机, 埋弧焊机, 高频焊接机, ... 我公司是从事铁道运输干线内燃机车制造的企业，机车的车体、车架钢结构有大量的金属板材需经各种加工方法进行下料成零件，组装焊接为钢结构部件和整体。在下料过程中，我们根据零件的质量要求和各项技术经济指标，对板材进行分类，其中板材的厚度是区分的主要因素，不同的板厚采用不同的加工方法。通常板厚12mm以上的板材采用氧-乙炔火焰切割方法；板厚6mm～12mm的板材采用等离子切割方法；而板厚6mm以下的薄板采用激光切割方法。根据现场实际切割下料的统计和分析，认为这是合理而又经济的加工形式。目前我们的备料车间中有两台激光切割机，功率都是3000W，主要是对钢板的2D平面切割。 常用的金属薄板下料加工有剪切、冲裁、激光切割等方法。剪切加工只适合于直线状零件的下料；冲裁加工和激光切割才可以进行形状零件的下料。冲裁加工方法需制作模具，模具加工复杂，费用较高，生产周期长，适用于大批量零件的加工，如果未达到经济批量，会导致产品加工成本的上升。而且冲裁加工在较大轮廓的处理上，精度和速度都比不上激光切割机，还有在板厚的处理上也逊色很多。 相比之下，激光切割设备就有很大优势，激光束具有单色性好、能量密度高、空间控制性和时间控制性良好等一系列优点。尤其是与数控系统技术结合后，激光加工更是具有了普通加工技术不能比拟的优势。 激光切割加工方式非常适合新产品的开发，一旦产品图纸形成后，只要输入图纸和技术参数，马上就可以进行激光加工，在最短的时间内得到新产品的实物，非常便捷。增强了小批量多品种产品制造的市场适应能力。而且通过电脑编程，可以把不同形状的产品进行材料的套裁，最大限度地提高材料的利用率，大大降低了企业材料成本。尤其是在加工过程中，有几个优势特别明显，就是变形小、精度高、速度快。激光切割的速度自不用说，目前车间生产过程，每分钟三四米的切割速度已经可以满足现有要求了。激光切割的切割面很光滑，无毛刺，而且可以保证同一批次的加工效果完全一致，精度很高。另外，激光切割的速度快、能量集中，因此传到被切割材料上的热量小，引起材料的变形也非常小。除此之外，激光加工属于非接触式加工，不会对材料造成机械挤压或机械应力。 对于目前我们车体、车架的加工任务，激光切割是非常适用的。因为激光加工还有另外两个优点，即加工范围广泛，且适合大件产品的加工。激光加工几乎可以对任何材料进行切割。大件产品的模具制造费用很高，激光加工不需任何模具制造，而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边，可以大幅度地降低企业的生产成本提高产品的档次。 目前，备料车间在处理板厚6mm以下薄板加工时，采用激光切割方法下料，生产效率高，切割精度好，零件质量得到保证，满足车体、车架薄板件的加工需要，有着其他加工方法不可替代的作用。 激光加工虽然具有很多优势，但也存在一些问题，不论是国外的还是国产的设备。首先，激光加工的环境要求较高，因为激光器的光路系统受温度限制，如果温度达不到机器本身要求，光路系统就会受到影响，出现故障。而且尤其是对于国内很多大型工件的加工车间而言，如造船、轨道交通等行业，现场环境往往很难达到要求。我们的车间，就专门为激光加工设备安置了专门的加工房间，使其室内温度维持在20℃左右。其次，当加工铝合金、不锈钢等有色金属时，激光会受到一些类似反射的影响，影响加工效果，这是一个普遍存在的问题。另外，在激光加工过程中，不仅要考虑实际切割时间，还要考虑辅助时间的影响。国内的很多机床就没有自动寻边定位的功能，定位精度不好，还需要人工寻边定位，增加了辅助时间，降低了工作效率。 我们对自动化的要求并不是全方位的，要考虑场地、成本和维护等问题，所以采用的自动化辅助设施并不多。另外，使用者对激光切割设备的了解和熟悉程度也会起到很大影响。很多不能特别熟练地掌握加工技术的现象还是屡见不鲜，即使有了高端的设备，不会使用，同样达不到预期效果。所以对使用者还要加强培训，提高素质，以便充分地将机床的潜能都发挥出来。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/2/2009)