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如何大限度提高管材激光切割精度

国际金属加工网 2022年06月09日

当今的制造工厂面临着降低成本提高质量优化产量的巨大压力,在激光管材切割操作方面,制造商不仅需要与切割常见板材的车间标准抗衡,而且管材轮廓形状、尺寸、零件复杂性、孔几何形状、特殊切割操作和更严格的公差正在促使制造商重新考虑他们的管材激光切割工艺,以※大限度地提高质量和效率。

为确保管材激光切割工艺的卓越精度

工厂还需要考虑哪些重要因素呢?

1原材料

许多被广泛认可的组织制定了标准来指定金属的材料、化学、机械和冶金性能,这些机构包括铝业协会 (AA)、美国钢铁创始人协会 (ACI)等,相关标准适用于普通金属合金的全称。然而在管材激光切割方面,仅仅因为管材符合这些标准并不意味着它们始终是※佳选择。

与板材相比,管材需要考虑的公差要多得多。一般来说,它们遵循 ASTM 标准,但它可能略大或略小,甚至可能非正方形,而是带有凸或凹的梯形面。此外,它有一定程度的弯曲和扭曲。有3个半径的尺寸会保持一致,而其中一个半径将因焊接侧而有很大不同。

——BLM Group激光产品经理 Robert Adelman

使用激光切割时,材料厚度很重要。例如,当切割 2 英寸、0.120 英寸的壁或 11 ga 的材料时,可能会碰到比规定更厚的管子部分,机器须能对此进行补偿。

准确度取决于你从何时开始。除去材料尺寸过大或过小,弯曲和扭曲也将是一个重要的因素。如果原材料不能保持公差——比如±0.03英寸——那么你就不能指望用这种材料制造出更好的零件。获得优质零件的第一步是使用优质的管材。

——Mazak Optics Corp. 应用工程师 Tyler Van Wyhe

随着整个制造业的供应链问题不断涌现,获得高质量的管材可能是一项挑战。但并非所有的管磨机产出都是相同的,找到满足公差要求的管磨机可能需要在传统选项之外进行进一步的探讨。

2原材料处理和加工

原材料处理和储存在任何生产过程都是必要步骤,其在管材加工过程中更为重要。

原材料存储是商店考虑的一个重要因素,如果没有适当的处理和储存,材料就有可能发生变形。我们始终推荐使用管式存储系统。它不仅有助于确保原材料的质量,而且可以与管式激光机搭配使用,以解决任何材料处理问题。

——通快集团激光切割机产品经理 Adi Buerkler

除此之外,还需要解决机器装卸问题。与板材不同,管材是成捆装载的,每一件都需要在一开始、切割过程和卸载过程中单独挑选和支撑。

这个过程的每一步都需要一种支撑方式,首先是需要在原材料侧支撑管材,同时装载和加工,以及在加工和卸载过程中的零件。无论方管是平放还是在对角线上旋转,找到一台可以解决任何支撑问题的机器都是一个很好的起点。有些机器具有通用支架,可以垂直和横向处理管材,这样您就可以在零件中产生※佳公差。通用支撑适用于封闭截面,但随截面上下移动的滚轮※适用于角形或槽形等开放型材。

——BLM Group激光产品经理 Robert Adelman

3测量

根据管材的直径和壁厚以及在加工过程中它在整个机器中的支撑程度,仍然可能会增加材料的下垂、折曲和弯曲。这无疑会扩大管材的现有公差范围,使其处于不利的极限。当今的许多激光切管机都在切割过程中内置了补偿循环,以帮助确保位置和尺寸精度,特别是对于具有需要严格公差的孔槽零件。

探头和传感器

探头和激光传感器是常用的测量方法,有助于确保激光切割过程中的尺寸精度。

一些机器具有内置的测量周期,其中电容式高度传感器测量管的宽度及真实位置,这个测量周期通常在机器将管子拉入并夹住它时完成。如果零件需要从管外壁到孔或槽的一定公差,我们也有一个测量周期。使用收集的数据,机器能够计算偏移量来保持所需的公差

——通快集团激光切割机产品经理 Adi Buerkler

接触式探头和激光传感器等机器选项有助于纠正材料问题,传感器可以找到材料的当前位置和方向,并使用该数据来改变程序或将材料转向正确。

相机和视觉系统

虽然探测是激光管切割系统※常见的测量形式,但相机和视觉系统提供了另一种数据捕获和精度保证方法。

例如一组激光刀片和摄像头被放置在切割头的正前方,它可以在切割点进行扫描。系统可以在 0.6 秒内确定管子该区域的弯曲量和扭曲量,然后机器使用这些信息来补偿并将孔放置在管的中心。这种方法不仅速度更快,而且比传统探测具有更高的精度,因为在补偿过程中管材可以保持静止。

软件

大多数程序员在 CAM 软件中对零件进行编程时,比起材料的状态或质量,他们更关注的是零件的公差

案例分析

某客户有一个 12 英尺长的管件,该管件带有许多排水孔以及三个相距 24 英寸的针孔。针孔的公差为 ±0.004 英寸,可在管件中居中。在 CAD/CAM 系统中,程序员可以选择这三个具有高公差水平的针孔,并且可以将它们设置为高精度。操作员只需在机器中打开补偿功能,无需人工检查排水孔。一旦机器到达针孔、完成切割操作前,它会识别出这是一个高精度的孔,机器将对其进行扫描和补偿,以确保高精度孔的正确性。

4机器特性

现有的激光切管机种类繁多,制造商在购买之前应先评估机器本身的一些性能因素,例如长管,卡盘设计对整体质量很重要。

制造商可能还需要考虑进料/直通卡盘的设计,该卡盘允许在整个夹持范围内加工管材,而无需更换任何卡爪。这种独特的夹紧方法通过机械连接钳口自动将管定心,无需任何单独的钳口校准。

——通快集团激光切割机产品经理 Adi Buerkler

除此之外,制造商可能不了解焊缝对激光切割的影响程度。如零件的表面特征较厚,需要激光切割机进行补偿,且肉眼检测焊缝并非容易,管子上经常有油,有标记,或者有一点点锈迹,很难找到接缝。

摄像头焊缝检测系统可以检查管子内部的清洁部分,以及在运输过程中未被刮伤的地方。该系统可以从捕获的图像中检测焊缝,然后将其存储起来以进行完整的钢筋嵌套。依靠操作员来补偿功率或速度作为一种传统变通方法,可确保焊缝切割一致。如今,系统能够通过调整机器的功率或速度来自动调整几何形状位于焊缝上的参数,这意味着机器会保持全速运行,当接近位于焊缝上的几何形状时,它会自行减速或增加功率。

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