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中國研成高端軍用激光切割機

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

 

資料圖:此前曾有報道稱成飛某款使用鋸齒口蓋的飛機使用鈦合金蒙皮。鈦合金蒙皮強度大耐高溫,但因材料不易加工和公差難修補的原因未能廣泛應用於戰機製造,日前中國在該技術上取得突破,自動化激光切割機加工速度是人工生產的60倍,可大幅提高生產效率。

 

資料圖:高端大功率數控激光切割器方便加工硬度高構型複雜的鈦合金零部件

“你看,標準90度!漂亮!”2014年8月,在交付公司本級用戶特種製造部後,曆經為期兩個月的調試與切割工藝探索,經曆倍增效率、狠摳精度等重重考驗後,由四院紅陽公司精工打造的數控激光切割機終於不辱使命,圓滿解決某型號工件加工難題。以數控激光切割機床作為科技公司進軍激光領域的第一塊敲門磚,非一般的光熱注定將開啟該公司不一樣的年華。

準確定位高位起跳

激光技術起源於20世紀60年代初期。由於激光精密成形不需要加工刀具,而且加工速度快、表麵變形小、可加工材料種類多,已經在製造領域中越來越多地顯示了它的優越性,尤其以激光焊接、切割加工應用最為廣泛,並促成了激光精密成形設備生產企業的蓬勃發展。如此看來,躋身激光領域將是作為智能裝備主打產品生產製造商的必經之路。但在國內激光精密成形設備市場中,金屬加工(切割和焊接)占激光產業鏈份額70%多的背景下,擠入已經成熟的市場搶占一杯羹,到底可行嗎,是否值得?看似虎口奪食的抉擇中,科技公司自有思慮。

盡管大型激光精密成形設備在中低端產品方麵基本占領國內市場,但放眼高端市場,還有許多空間大有可為。國家發改委、科技部等在《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南》中,將激光精密成形設備列入先進製造領域,進行產業化推廣和優先發展。四院以收購武漢銳科光纖激光技術公司為標誌,全麵進入激光產業領域。初步構建了以光纖激光器、特種光纖為核心,以係列高端激光應用轉杯為一體的激光產業鏈。公司“十二五”發展規劃調整將工業智能裝備作為民用產業發展主要方向,大力推進智能裝備特別是自動化焊接裝備的發展。從國家到行業到集團再到公司本級,由趨勢到政策到規劃,又層層顯示向好利是。

兩相權衡後,一個決定擲地有聲:必須得擠進去!但進到哪個層麵、怎麽進,卻是個技術活。通過對市場的深入調研,公司把目光集中在切割功率2000w以上、切割厚度為6mm以內具備較強經濟適用性的產品上,並借鑒中國一重從製造向製造和服務並重轉變的成功經驗,聯手國內一流的激光元器件生產廠家、院內兄弟單位銳科公司,搭載世界一流的德國倍福控製係統,開始了以技術集成為主要特征的產品研發之路,同時將市場開發由銷售成品向提供產品並附帶生產指導與服務拓展,軟硬結合,進一步拓展產業鏈。定位高端,使該公司直接規避了中低端市場的重複生產與密集競爭,而牽手一流,則讓該公司順利擺脫核心器件研發周期困擾,專注產品功能實現與性能集成,以較快速度起步,贏在起跑線。

軍民融合順風起舞

藍圖總是美好的,但實踐的過程卻少不了曲折和汗水。經過多年的發展,科技公司目前已具備各種焊接專機、弧焊機器人工作站、自動化焊接生產線等自動化焊接裝備產品開發經驗,具備一定的市場推廣渠道和技術經驗積累,具備機電產品開發和“光機電”係統集成能力;公司本級也在2012年成立湖北省重點實驗室,建設完成6KW大功率激光焊接機器人工作站,並已經展開了係列激光焊接工藝技術的研究,這為科技公司研發激光自動化切割與焊接裝備奠定了良好的工藝基礎;盡管如此,在開始這個課題時,幾乎全為激光門外漢的組合仍讓團隊在起步之初步履維艱。

不會怎麽辦?別無他法。在學中幹,幹中練!項目帶頭人、機電專業副總師羅弘毅帶領隊員重新對數控激光切割機進行了全要素的分析和透視。通過類比移植的思維,將原本結構、功能繁複的產品簡化為核心要素的組合,以豐富的設備製造經驗為長板,通過一流元器件的精妙組合搭載新手段,實現產品功能的定製化和個性化。如是,各個隊員的分工也豁然清晰。大家在普遍惡補激光知識的同時,根據專業特長、能力分工又針對本體選型、電氣設計、結構設計、係統集成各個攻關,“讓有專長的人幹自己擅長的事”,六人抱團成為一個“會研發的喬布斯”。經營型號多年的團隊領頭人羅宏毅,在轉戰民品戰線後,帶去的不僅有豐富的機械裝備製造經驗,還有“白加黑”、“六加一”光榮的攻關傳統。數不清的工藝試驗、日以繼夜的精調,中間還夾雜著匯林管道等新項目的介入,其它付出不說,單是1400盒泡麵的供給就足以令人瞠目。

三個月的不眠不休,產品終於初具雛形。該光纖激光切割機床由龍門式機床本體、光纖激光器、激光切割頭、控製係統、氣路係統、水冷與除塵係統等部分組成,充分利用了係統集成設計技術、光纖激光切割加工工藝技術、機械精密傳動設計技術、高速伺服驅動技術、電氣自動控製技術等關鍵技術,發揮“光機電”係統一體化的集成能力,可進行各類材料(金屬、非金屬)的複雜形麵切割,為用戶提供了一種高效、高質量、低成本的材料切割加工方式。與傳統的CO2激光器、YAG激光器等作為激光源的激光加工設備相比,光纖激光切割機床具備運行成本低、光束質量好、加工效率高、傳輸方式便捷等多個突出優勢。

精益求精完美勝出

隨著型號生產研製的發展,不鏽鋼、鈦合金結構的艙段及部件應用越來越多,此類零部件采用激光切割下料及激光焊接具有明顯的工藝優越性,激光加工設備對於型號研製的重要性日益顯現。7月,帶著希望與期待,數控激光切割機順利通過出廠評審,進入公司本級用戶手中,開始了型號的攻堅首戰。初次亮相,便以優越的性能聲名大噪。原本手工半小時才能切完一個的工件,沒想到借助激光切割機的力量,居然在半小時內切出了60個。效率倍增不說,而且送往焊接間時發現焊縫較手工切割的也更為理想。

如果說初次試加工讓開發人員體會到光榮與夢想,那麽第二次的試加工則讓他們感受到責任與壓力。看似簡單的類直角三角形零件,在輸入各種數據和參數後,隻能切出中規中矩的直角,與設計要求的89.7度始終隔著0.3度的坎。激光切割工藝參數的影響因素眾多且規律複雜,需要在生產實踐中長期摸索、積累。除了焦點位置、輔助氣體壓力、切割速度等可以量化的數據之外,還有很多隻可意會、不可言傳的訣竅,例如通過聽切割聲音,看切割火花,判斷切割過程是否健康;觀察拐角切割麵形狀判斷焦點位置等。這些來自實際操作積累的工藝經驗才是占領市場的核心競爭力。

型號這塊兒,沒有可丁可卯的事,要的就是毫厘不爽。將產品的性能與用戶的需求緊密對接,正是民品開發工作的價值所在。短暫的糾結後,圍繞0.3度,跟產技術員和用戶在38℃的高溫進行了三天的測試。以3mm以下鈦合金板,4mm以下不鏽鋼板,10mm以下碳鋼板的切割為目標,采用正交實驗法進行參數值匹配試驗,在減少試驗次數的前提下保證試驗的準確性和可行性。隻有首先在試驗的技術上獲得大量的切割工藝參數數據,並對這些有限的、離散的加工條件和工藝參數數據進行分析處理,建立激光切割工藝數據庫,才能使有效範圍內的任何加工都可以自動獲得相應的切割工藝參數,為實現激光切割自動化打下基礎,真正實現交鑰匙工程。

功夫不負有心人,軍民兩線的協力攻關終於找出了問題的根源所在,通過調整及進一步的摸索以及對尺寸的補償,終於切得了滿足焊接要求的鈦合金蒙皮(鈦合金蒙皮強度大耐高溫,但因蒙皮加工精度和公差難修補的原因未能廣泛應用於戰機製造。)。目前,光纖激光切割設備已應用到型號產品的精確切割中,完成了多個型號鈦合金蒙皮的下料,切口質量精美,切割精度高。而型號的首戰告捷,也標誌著科技公司從製造商向全麵係統解決方案提供商的成功轉變。有了這起跑線上有力的一跳,在未來的激光探索之路上,他們有信心走得更遠,走得更好。

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