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创科源激光将携工业机器人解决方案出席上海汽车制造技术展

http://www.gkong.com 2011-06-20 10:48 来源:创科源激光

  汽车零部件的钣金覆盖件包含机盖、后盖箱、水箱架、保险杠、叶子板、车门,还有底盘件的元宝梁、控制臂、后桥等等,往往需要三维的切割,包括修边和冲孔等,传统工艺有开模冲压,等离子切割或五轴机床激光切割等。

  在样车试制、小批量试生产、变形车、特种车和备件市场维修市场中,传统的模具冲压工艺显然不能发挥其优势。冲压件的内框、孔、内轮廓和外轮廓等的切边和切孔等工作只能依靠手工完成,操作困难,出现废品的机率较高,无法保证不同切割件的重复精度,无法满足市场上对产品质量越来越苛刻的要求。手工操作的加工时间长,加工后的产品必须逐件进行检验,很难符合车型开发周期越来越短的客观要求。而且车型改变时需要更换全套模具,投资风险较大。

  等离子切割的方式,导致切口边缘不整齐,需要下一道工序来打磨,费时费工。小孔只能用手钻或冲床来加工,工作效率低下。而且手持离子设备对人体有一定的辐射。

  一些规模较大的生产厂家,率先引进了国外先进的五轴镭射切割机,大大改善了工艺效果,提高了生产效率。因为五轴机床目前基本上都是整机国外进口,价格极其昂贵,动辄三五百万以上的设备价位,对广大中小型生产厂家是一个难以普及的门槛。而且目前三四百万的中低端的五轴镭射切割机,选配的激光器基本上都是2KW的快轴流CO2激光器,需要充He,Ne,CO2等气体,充气费用在20元/小时左右,系统耗电在30KW左右,加上辅助切割的氧气费用和零星耗材,累计每小时的使用费用高达80元左右。包含冷却包含充气在内的系统占地面积高达数十平米。

  公司根据前期大量的市场调研,结合汽车钣金覆盖件和底盘件的行业特点,现推出工业机器人+光纤激光器的组合进行三维切割,彻底有效的解决了上述问题。

  首先,用工业机器人代替五轴机床。两者都能进行空间轨迹的描述实现三维立体切割,工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低,约为±100uM,但这完全可以满足汽车钣金覆盖件和底盘件行业的精度要求了。而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价,减少了耗电系统费用和系统运行维护费用,减少了系统的占地面积。

  其次,用光纤激光器代替CO2激光器。光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术,相比传统激光,具有更好的切割质量,更低的系统造价,更长的使用寿命和更低的维护费用,更低的耗电。关键是光纤激光器的激光可以通过光纤传输,方便与工业机器人连接,实现柔性加工。

  其三,本系统唯一的缺陷,是只能加工金属工件,不能加工非金属工件。这是因为本系统采用的是光纤激光,其波长为1064NM,相对于波长为10640NM的CO2激光,不易为非金属工件所吸收的缘故。

五轴机床+CO2激光器
工业机器人+光纤激光器
加工速度
据工件材质、工件料厚和选配激光器功率大小而异
据工件材质、工件料厚和选配激光器功率大小而异,如1.5MM厚碳钢用200W激光器,可达5 /分钟
系统价位
4001000
100200
激光器维护费用
充HeNeCO2等,合计30元/小时
无需充气,寿命长达10万小时。
系统耗电
30KW左右
6KW以内
冷却方式
水冷,体积庞大
400W以下风冷,400W以上为水冷,体积小巧
系统占地面积
50100平米
10平米以内
辅助氧气费用
据工件材质、工件料厚不同而异
2MM内碳钢,氧气用量约15/小时
离线编程软件
可以
可以
重复定位精度
50uM以内
100uM以内
加工范围
金属和非金属
金属

  总之,采用工业机器人+光纤激光器的组合进行加工,修边冲孔等工艺一次完成,切口整齐无需后道工艺再处理,大大缩短了工艺流程,降低了人工成本和模具费用的投入,也提高了产品档次和产品附加值。选配我公司的离线编程软件,通过数模直接生成切割轨迹,抛弃了繁杂的人工示教,更加适合小批量多批次的维修市场、新品试制和非标定制等一些个性化的切割需求。而且,投资高柔性高效率的激光切割设备,来代替昂贵的冲压设备和剪裁设备,可以更加灵活的更换产品,把握市场。

  系统选型:

  1. 根据工件大小选配不同臂长的机械手。在置顶安装的情况下,机械手为半球面的工作区域,考虑到用户的实际加工情况和后期产品升级空间,建议采用臂长2.01米的机械手,实际加工幅面可达3米*3米。

  2. 根据工件材质和厚薄选配不同功率级别的光纤激光器。金属的切割以碳钢、铝和不锈钢三种为代表,铝等为高反射材料,同样料厚情况下需选配更大功率的激光器,碳钢比较容易切割,典型参数为2MM内厚碳钢选用200W激光器。具体选型可接洽我公司工艺工程师。

  3. 根据工件厚薄选配不同焦距的切割头。3mm以下薄板切割可选3英寸焦距切割头,厚板切割一般选用5英寸或7英寸的长焦距切割头。

  4.  根据实际需要选配离线编程软件。

  创科源三维切割系统的六大技术优势:

  1.切割速度快,为同类产品的两倍。典型参数0.8MM厚碳钢用200W激光器,直线切割速度可达10米 /分钟。

  2.切割精度高。系统重复定位精度高达±100uM,完全可满足汽车钣金覆盖件行业的需求。

  3.可切割直径小至2MM的小圆,切割效果圆滑美观,目测无形变和毛刺。单个小圆切割时间可控制在2秒内。4.选配臂长2.01米的机械手,除了实现直径达3米的半球形三维加工区域外,还可实现3米×1.5米的二维平面切割。实现二三维切割的合二为一,在标准坯材上开料,结合我公司自行开发免费配送的二维软件,具有排料和路径优化等功能,真正适合钣金行业的初始投资。

  5. 根据实际需要选配离线编程软件,可读取UG,SOLIDWORK等三维作图软件导出的vda,igs,x_t,sldprt,prt,stp,ipt,par等格式的数模,修改后直接生成切割轨迹,代替人工示教,简单易用。6. 工业控制理念,模块化设计,全系统的防护等级为IP55,机械手防护等级更是高达IP65,系统集成度高,故障少,抗冲击振动,抗灰尘,无须光学调整或维护,真正适合于工业加工领域的应用。

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