据有关资料统计,在欧美工业发达国家中,有50%~70%的零部件都是采用激光加工来完成的,尤其是近年来发展很快。激光在工业制造中所显示出的低成本、高效率以及应用的巨大潜力,导致了世界主要工业国家间互相竞争的动力。电火花加工、MES、信息化技术、网络化制造等和激光技术一样,在现代制造业都有着异曲同工的效果。
激光技术前景无限
王鹤龄先生:随着激光技术在金属加工中的应用越来越普遍,为满足客户对激光技术的全面和苛刻要求,各制造商间竞争已达白热化。经过几年的激光功率大战,大家认识到高品质切割厚度的极限后,而更专注于如何提高生产效率,系统可靠性和降低运行成本来给用户带来更高的附加价值和收益。
不断创新的技术将紧密围绕着驱动技术、切割技术、降低能耗、可靠的过程控制和人性化的控制平台展开。
驱动技术:为体现激光高速切割的特性,要求更高的加速度≥3g使薄板多孔零件的切割效率翻倍,从而切入传统的冲床加工领域。但同时还要避免由此而增加的驱动力对机床结构刚性和稳定性的额外要求。
切割技术:“飞行穿孔”和高速“可控脉冲穿孔”技术适应8mm或以上的板厚,以达到提高40%以上的效率,减少3/4的穿孔孔径和热效应而导致的变形、反溅现象,同时提高切割过程的可靠性延长镜片和割嘴的寿命。
降低能耗:由于电转化成激光的效率一直很低,而电的成本随着经济的发展迅速增加,从而激励电源从电子管进步到半导体控制,这样不但可提升激光性能,显著降低电能和激光气体消耗,从而保证客户更经济更环保的生产制造。
可靠的过程控制:完善的反射光隔离技术延长了切割高反射材料时所有镜片的寿命,等离子云控制保证切割质量,光路保护及上述的“可控脉冲穿孔”技术提高了可靠性。
人性化的控制平台:高速CNC使庞大的加工方案的传输在几秒钟内而不是几十分钟完成,进口设备必须有中文界面,15“以上的显示屏且触摸操作简单可靠。
激光切割机发展高速化
Eva Schwinghammer女士:“TRUMATIC L 3050激光切割机代表了目前技术发展的水平,直线性驱动系统在切割机中得到了完美的应用,使激光切割机达到了前所未有的加工速度和加速度值,为用户带来了可观的生产率增长。”这是通快在3年前制造的全新二维5kW切割激光机。
与此同时,直线驱动技术已经被应用于所有50系列激光切割机,包括TRUMATIC L 6050。为了将此项技术带来的超高速度转换成理想中适合的切割速度,德国公司现推荐带有6kW激光器的激光切割机,并同一时间应用于TRUMATIC L3050、L4050、L6050。首先,拥有了FLYCUT,使轮廓线之间带有相互紧密排列的功能,可以提高生产率70%;其次,为了在无人操作班次下提高质量及生产稳定性,通快设计一个自动喷嘴更换装置;最后,当板材或板材厚度被更换时,程序会自动选择正确的喷嘴,而不是由操作人员手工完成。
使用TLF6000激光切割机意味着加工速度会提高36%,并由此影响到生产效率。特别是对于大面积范围的加工。在高速加工薄板时,TLF6000有效地达到切割速度40m/min;高速切割时的最大板厚可达4mm。nextpage
电火花加工无所不在
杨大勇先生:电火花加工技术自20世纪40年代发明以来,在现代科学技术的推动下,由于其独特的优点而发展成为一种极其重要的加工手段,弥补了传统加工方法在现代制造业中的不足,得到了广泛的应用。尤其是在机械(特别是模具制造)、航空航天、汽车、微电子、家电产品等领域占有极为重要的地位。当前,随着微电子、计算机和自动控制技术的进步,电火花成形加工技术得到了飞速发展。
由于电火花成形加工具有非接触加工、以柔克刚、精密微细等特点,其应用范围越来越宽。
加工模具,如冲模、锻模、塑料模、拉伸模、压铸模、挤压模、玻璃模、胶木模、陶土模、粉末冶金烧结模、花纹模等等。电火花加工可在淬火后进行,免去了热处理变形的修正问题。多种型腔可整体加工,避免了常规机械加工方法因需拼装而带来的误差。
在航空航天、机械等领域中加工高温合金等难加工材料,例如,航空发动机的涡轮叶片,其材料为又硬又韧的耐热合金,电火花加工是合适的工艺方法。
微细精密加工,通常可用于范围内的型孔加工,如纤维异型喷丝孔、发动机喷油嘴、电子显微镜栅孔、激光器件等。
加工各种成形刀具(硬质合金、聚晶金刚石刀具)、样板、工具、量具、螺纹等成形零件。
辅助用途,如去除折断在零件中的丝锥、钻头,修复磨损件,跑合齿轮啮合件等。
各种工件与材料的切割,包括材料的切割、特殊结构零件的切割,切割微细窄缝及微细窄缝组成的零件(如金属栅网、慢波结构、集成电路引线框架等)。
多种高硬度、高熔点难加工材料,被电火花加工技术逐一解决。多种机械加工难于实现的复杂、精密模具和零件被电火花加工技术所攻克。
MES与网络化制造终端前景看好
王学军先生:随着数控机床使用的逐渐普及,许多企业开始探索提高数控机床开动率的途径。尤其是那些从事多品种生产的企业,程序的编制、生产计划的安排、刀具的管理以及现场设备工作状况了解等工作占用了大量的时间,机床实际产生利润的时间甚至不到总时间的30%。为了解决这一问题,MES的概念被提了出来,MES是“Manufacturing Execution System”的英文缩写,中文翻译为“制造执行系统”。MES对车间生产过程进行集成化管理,实现信息集成与共享,从而达到车间生产过程整体全局优化的目标。
目前,针对机械加工行业的MES方案很多,但真正效果好的却不多,其主要的问题就在于底层数据的采集上。现在绝大多数数控系统并不具备与网络集成的能力,MES需要的许多数据还是要由人来采集完成后输入系统,数据的可靠性和系统的易用性都存在着一定的问题。日本山崎马扎克(Yamazaki Mazak)公司早在20世纪90年代中期就敏锐地预见到信息技术与制造技术结合的价值,经过多年的开发于1998年左右推出了世界上第一种网络化的数控系统-Mazatrol Fusion 640系列,并为之开发了配套的MES软件-Cyber Production Center。
通过Cyber ProductionCenter,计划的编排、制造指令的下达、刀具数据的集中管理和监控、机床状态的反馈等等,全部可以通过网络直接针对相应的机床来进行。Mazatrol Fusion 640系列数控系统很好地解决了底层数据的采集问题,使得配备了Mazatrol Fusion 640系列数控系统的机床成为了真正意义上的网络化制造终端。