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图1定料切割型激光切管机加工的灯杆和灯罩
工作原理如图2所示,定料切割型激光切管机由两个夹持卡盘固定管材,卡盘绕管材轴线同步做旋转运动,激光头做管材轴向和径向的进给,进行切割。图2工作原理图送料切割型激光切管机此类激光切管机主要用于同轴线同截面管材的加工,不仅能够在管材表面加工各种轮廓形状,还能在机床设计行程内,可根据管材零件设计长度进行切断,相较于定料切割型激光切管机,其灵活性和扩展性强,切割效率也更高,目前占据了专业激光切管机市场的绝大部分份额。如图3所示,送料切割型激光切管机可以用于批量加工方管和圆管等标准金属管材的各种轮廓,并进行割断。图3送料切割型激光切管机加工的方管和圆管工作原理如图4所示,由夹持卡盘夹持管材,支撑卡盘径向固定管材,所有卡盘绕管材轴线同步做旋转运动,夹持卡盘固定管材做轴向进给,激光头做管材径向的进给,进行切割。目前市场上送料切割型激光切管机以两卡盘为主,虽然性价比高,但其缺陷也很明显。图4工作原理图
(1)切割精度稳定性差,对于零件过长或一些自身刚性差的管材,受重力变形加上卡盘旋转离心力的作用,即使增加伺服托辊或仿形轮支撑,也很难保证切割精度的稳定性。
(2)尾料,即使激光头能够越过支撑卡盘切割,但卡盘夹持端仍然无法切割,造成管材浪费。
图5多卡盘型激光切管机结构图针对这些缺陷,部分设备制造商以两卡盘送料切割型激光切管机为基础,扩展设计出多卡盘型激光切管机,如图5所示。其中,(1)增加一组支撑卡盘,可以保证一定管长的管材几乎不受重力变形和卡盘旋转离心力的影响,能有效保证切割精度的稳定性,并且在机床行程范围内,零件切割长度也不受限制。(2)增加一组夹持卡盘做接料,在送料夹持卡盘处于极限位置时,接料夹持卡盘夹持管材做轴向进给运动,可以保证绝大部分管材零尾料切割。上述设计虽然可以完全解决两卡盘送料切割型激光切管机的缺陷,但卡盘、伺服轴数以及数控系统等成本的增加,也解释了目前多卡盘送料切割型激光切管机没有成为主流发展趋势的原因。
专业激光切管机的发展趋势
高精度、高效率未来管材需求量越来越大,加工要求也会越来越高,提高加工精度和生产效率是专业激光切管机快速发展的必要因素。模块化用户的需求随着时间推移会不断的变化,模块化设计可以及时根据用户的要求增加或更换相关功能部件,满足用户需求,能达到双方利益最大化。自动化目前已经有很多用户配备了自动上、下料单元,自动化的发展可以有效解放劳动力,缓解企业用工荒的问题。智能化随着“工业4.0”理念的普及和5G技术的发展成熟,未来的激光切管机一定会实现完全自动化,即集信息采集、下单、进料、上料、管材识别、自动调用程序切割、下料、码垛及出货为一体,最终实现智能化。