伺服轉塔數控沖床和激光切割機在實際生產中的應用

李倩

（建東職業技術學院，江蘇常州213022）

伺服轉塔數控沖床和激光切割機在實際生產中的應用

李倩

（建東職業技術學院，江蘇常州213022）

伺服轉塔數控沖床具有激光切割機無法取代的功能，成型加工是激光的最大弊端。轉塔沖床具有激光切割機全部的功能，且具有激光切割機不能加工成型不能加工立體異形零件的等眾多特點。激光切割能加工的零件沖床基本上都能干，立體成型的加工激光不如沖床，但精密切割上面還是激光比較拿手。

伺服數控沖床；激光切割機；成型加工

筆者是一名在校高職教師，因教學需要曾到某公司掛職鍛煉，接觸過一些伺服轉塔數控沖床和激光切割機，該公司主要做一些醫療器械盒，醫用滅菌消毒器械盒這類產品，其主要加工手段是鈑金加工折彎裝配為主，主要使用的原材料是2.00mm厚度的5052 H32鋁板和1.50mm厚度的SS304不銹鋼板，針對產品表面處理分別做陽極氧化以及鈍化/電拋光。因為產品的原因，會用到激光切割和數控沖壓技術。

1 激光切割機

激光是一種光，與其他自然光一樣，是由原子（分子或離子等）的躍遷產生。但與普通光不同的是激光僅在最初極短時間內依賴于自發輻射，此后過程完全由激輻射所決定，因此激光具有非常純正的顏色，幾乎沒有發散的方向性、極高的發光強度和高相干性。

激光切割機在切割過程中，光束經切割頭透鏡聚焦成一個很小的焦點，使焦點處達到較高功率密度，其中切割頭固定在z軸上。這時，光束輸入熱量遠遠超過被材料反射、傳導或擴散的部分熱量，材料很快被加熱到熔化與汽化溫度，與此同時，一股高速氣流從同軸或非同軸側將熔化及汽化的材料吹出，形成材料切割的孔洞。隨著焦點與材料的相對運動，使孔洞形成連續寬度很窄的切縫，完成材料的切割工作。切縫時工藝參數（切割速度，激光器功率，氣體壓力等）及運動軌跡均由數控系統所控制，割縫處的熔渣被一定壓力輔助氣體吹除。

但是激光光束都具有一定的發散角，呈“錐形”。當“錐形”高度改變時（相當于激光切割機光路長度改變），聚焦透鏡表面光束橫截面面積也會隨之改變。此外，光還具有波的性質，因此，不可避免的會出現衍射現象，衍射會使光束在傳播過程中發生橫向擴展，該現象存在于所有光學系統中，能夠決定這些系統在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用，當光路長度變化時，作用在透鏡表面的光束直徑時刻發生著變化，這就會引起焦點大小和焦點深度變化，但對焦點位置的影響很小。如果焦點大小和焦點深度在連續加工中發生變化，必然會對加工產生很大的影響，比如，會造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會割不透或燒蝕板材等。這是激光切割機原理導致的加工弊端。

2 伺服數控沖床

數控沖床可用于各類金屬薄板零件加工，可以一次性自動完成多種復雜孔型和淺拉伸成型加工，（按要求自動加工不同尺寸和孔距的不同形狀孔，也可用小沖模以步沖方式沖大的圓孔、方形孔、腰形孔及各種形狀曲線輪廓等，也可進行特殊工藝加工，如百葉窗、淺拉伸、沉孔、翻邊孔、加強筋、壓印等）。通過簡單模具組合,相對于傳統沖壓而言，其加工精度高，具有穩定的加工質量；其加工幅面大：一次可以完成1.5m×5m加工幅面；可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件，可做剪切成形等；加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節省生產準備時間；沖床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產率高；沖床自動化程度高，可以減輕勞動強度；操作簡單，具備一定基礎電腦知識培訓2～3天均可上手操作；能節省大量的模具費用，可以使用低成本和短周期加工小批量、多樣化的產品，具有較大的加工范圍與加工能力，從而及時適應市場與產品的變化。

伺服轉塔數控沖床的加工方式：①單沖：單次完成沖孔，包括直線分布、圓弧分布、圓周分布、柵格孔的沖壓。②同方向的連續沖裁：使用長方形模具部分重疊加工的方式，可以進行加工長型孔、切邊等。③多方向的連續沖裁：使用小模具加工大孔的加工方式。④蠶食：使用小圓模以較小的步距進行連續沖制弧形的加工方式。⑤單次成形：按模具形狀一次淺拉伸成型的加工方式。⑥連續成形：成型比模具尺寸大的成型加工方式，如大尺寸百葉窗、滾筋、滾臺階等加工方式。⑦陣列成形：在大板上加工多件相同或不同的工件加工方式。

無論是激光切割，還是數控沖床都是生產加工中必不可少的加工手段，需要掌握其不同的特點以便選擇最好、最經濟的加工方式進行加工，通過筆者的經驗，兩者有以下的一些特點和不同：數控沖床主要沖裁直線、方孔、圓孔、OB孔，圖案簡單固定，主要的材料為6mm以下的碳鋼板以及鋁板，厚度2mm以上的不銹鋼板已經不推薦使用數控沖床，因為材質粘度大，硬度高，跳料，粘刀現象嚴重，同時對于模具消耗也大。總體說來，數控沖床加工速度快，模具是定死的，如果需要新開發模具，周期至少三周，費用高，柔性化程度不高。連接點毛刺去除麻煩，接刀痕明顯。針對長度在500mm以內的零件加工精度在+/-0.10mm左右。激光切割柔性化程度更高，切割速度更快，生產效率高，生產周期短，加工不變形，無需模具，任何形狀都可以一次精密成形，針對長度在500mm以內的零件加工精度在+/-0.05mm左右。但相較于沖床成本簡單圖形的落料成本較高，切割線周圍的熔渣影響表面質量。滾筋，敲落孔，百葉窗等立體異形零件不能使用激光切割機進行制造。但不管怎樣，在實際生產中，都需要按照零件圖紙選擇適當的加工手段才能獲得最佳收益。

［1］張力重，林紅旗.交流伺服驅動機械式壓力機的發展［J］．裝配制造技術，2007，（2）：49-52．

［2］盧秋霞，等.數控轉塔沖床主傳動的發展［J］．儀器儀表用戶，2007（6）：127-129．

［3］劉振堂.國外數控沖床的現狀和發展趨勢［J］．鍛壓機械，2002，（6）：7-9．

［4］馬闖.肘扦式數控沖床的分析與優化［D］．南京：南京航空航天大學，2007．

Application of Servo Turret CNC Punch and Laser Cutting Machine in Actual Production

LI Qian
（Changzhou Jiandong Vocational and Technical College，Changzhou，Jiangsu 213022，China）

ServoturretCNCpunchcannotreplacethefunctionoflasercuttingmachine.Moldingprocessingisthebiggestdrawbacksoflaser.Turretpunchhasallthefeaturesoflasercuttingmachine，andhas characteristics that can not be processed，can not be processedthree-dimensionalspecialpartsandmanyotherfeatureswhichalasercuttingmachinedoesn'thave.punchcanprocessall the parts that can be processed by laser cutting，punch has an advantage of three-dimensional processing over the laser，but laser is goodintheprecisioncutting.

servo CNC punch press；laser cutting machine；molding processing

TG385.1

A

2095-980X（2017）03-0017-01

2017-02-26

李倩，主要研究方向：數控。