三維五軸激光切割機床被視為高功率激光加工設備皇冠上的明珠,是集光、機、電、氣一體化的高端機床裝備,是加工異形曲面衛星零部件的利器,代表著目前全球數控機床的最高技術水平。
長期以來,三維五軸激光切割機床一直被國外企業壟斷著,但隨著我國企業的不斷努力,這一局面已經徹底被改變。那么今天我們就來聊聊三維五軸激光切割機床。
三維五軸激光切割機床可以應用于汽車行業、模具行業、軍工及航空航天行業、家用電器行業以及異型管材類切割,例如三維異形曲面的切孔和修邊,可用于代替沖孔模和修邊模。
三維五軸激光切割技術在上個世紀90年代就已經開始研制了,隨后市場基本被德國Trumpf(通快)、意大利Prima這兩家企業壟斷。2008年以后,日本NTC、Mitsubishi研發出具有低加速度、低速度、高精度特點的,工作臺移動式的三維五軸CO2激光切割機??傊?,這一市場被歐洲和日本等企業完全占據著。
其實在早期,三維五軸激光切割機主要用于研發及小批量試制,例如對沖壓成形的三維零件進行修邊、切孔,取代傳統的修邊模和沖孔模,縮短新產品研發周期,降低制造成本,所以每年的市場銷量非常有限。但隨著汽車熱成形技術的出現及應用,改變了這種供需局面。
目前,在汽車的制造過程中,會使用大量的熱成形鋼板,例如前后門防撞梁、前后保險杠、A柱、B柱、地板中通道、車窗及門板加強筋、車頂加強梁等部位。鋼板熱成形技術指的是,先將鋼板經過950℃的高溫加熱后一次成形,然后迅速冷卻,這樣可以提高鋼板的強度,屈服強度能達1000Mpa以上, 每平方厘米能承受10噸以上的壓力。這樣的鋼板用在車身上后,不僅車的重量沒有增加,其承受力還能提高30%,大大增加了安全性。
但是由于鋼板強度太高,形狀復雜,傳統沖壓工藝無法進行修邊和沖孔,只能使用激光技術,這就使三維五軸激光切割機床進入汽車生產線,并且因其具有生產效率高、性能穩定等特點,成為不可替代的生產工藝及工序。
一般來說,每條汽車熱成形生產線需要配備4-5臺三維五軸激光切割機,而全球有近450條這樣的生產線,需要配套的三維五軸激光切割機達到了2000臺左右。目前國內有熱成形生產線170條左右,需要配套三維五軸激光切割機約700臺。
另外,現在已經有部分廠商,使用屈服強度2000Mpa的鋼板制造汽車,所以,三維五軸激光切割機產品在汽車生產過程中,將會得到更加廣泛的應用。
大家都知道,中國是汽車生產以及銷售大國。2021年,我國的汽車產量是2608萬,汽車銷量是2140萬輛,拿下世界雙料第一??梢?,三維五軸激光切割機必須實現自主可控才行。
之前就是因為受制于激光切割頭等核心技術的不足,過去三維五軸激光切割設備市場一直被國外廠商占據著,國內汽車行業企業深受其“高價、交貨周期長、售后服務成本高”的困擾。
好消息是,在這一領域,已經出現了多家優秀的國產企業。例如華工科技。
華工科技歷經十年科研攻關,在2017年9月推出了國內首套汽車熱成形件三維五軸光纖激光切割機AUTOBOT奧博3015,這樣研究成果獲得力2018年湖北省科技進步一等獎。
首套三維五軸熱成形件激光切割裝備成果填補了國內高端裝備的空白,為中國汽車制造業發展帶來了重大突破。
目前,經過多年發展,華工科技的三維五軸激光切割裝備已升級至2.5代,爆款進一步改進了切割頭、浮動軸結構,使得綜合切割效率提升20%,旋轉工作臺單次變位節拍由3s縮短至2.5s,各項性能得到進一步提升。
目前,華工科技的三維五軸激光切割機床已經應用到沃爾沃、吉利、長城等20多個汽車品牌的生產線中,同時在去年12月15日,還成功出口到印度,進一步說明了三維五軸激光切割機床的新能已經達到國際先進水平。
三維五軸激光切割機床實現國產化,不僅滿足了國內企業的需求,同時還使得國外同類產品的價格下調了20%以上。
當然,除了華工科技以外,還有大族激光、楚天激光、宏山激光、奔騰激光等一批優秀的國內企業,研發出多種高水平的三維五軸激光切割機床。
例如,大族激光三維五軸激光切割設備參與了我國航天事業的發展中發揮了巨大的作用,楚天激光研發的三維五軸激光切割設備整機實現了完全自主知識產權,主要核心部件全部實現國產化等等。
所以,我們可以相信,未來,中國制造的三維五軸激光裝備一定能夠走向國際的舞臺,跟國外企業同場競技,搶占先進激光切割設備的全球市場。