浅谈卷料激光切割下料生产线

文/潘峻城

在目前的工业生产中，为了便于运输和存放，板材都是收成卷材。在生产加工时，将卷料进行开卷和校平后形成板材，再将板材导入到激光切割设备进行切割。卷料激光切割生产线主要由CAD/CAM编程系统、自动开卷、校平系统、伺服自动送料、激光切割系统组成，可实现按计划运转，大大提高了生产效率，减轻劳动力负担，减低生产成本，减少占地面积，具有高效率、高精密、低成本、操作方便等特点。

一、发展现状

目前国外做卷料激光切割生产线的代表性企业有西班牙的达诺巴特、德国的舒勒集团、法国的迪美高等，它们的产品在自动化领域都有较高的技术水平。

近年来，我国国内一些企业也相继推出了类似的产品，但是这些产品的技术水平相比国外还是有一定的技术差距，国内的产品结构由于研发周期短，研发经费较低，往往适用一些精度和速度要求不高的场合。随着国际化程度的不断提高，行业内领先的企业已经逐渐意识到差距所在，并逐步建立了完善的制造服务系统，如深圳的大族激光、扬州的亚威等在技术上与发达国家企业相比差距已经明显缩小。

二、发展优势

在卷料加工自动化领域应用激光切割生产线可以获得明显的制造优势：

⑴可连续性切割生产，设备利用率高。由于主机工作台采用旋转工作台，卷料经开卷校平后，由送料机送入激光切割机旋转工作台上方进行切割，随着工作台的移动，可实现边送料边切割的过程，有效缩短零件切割时间，提高了设备的使用效率。

⑵生产具有柔性。可以随时响应生产变化的需求，当所需零件改变时，可以通过编程软件对二维图形进行修改，切割出所需零件，不需要设备硬件结构的变化，具有制造不同产品的柔性。

⑶具有自动排版功能，减少多余废料的产生。切割主机系统本身带有自动排版的功能，它根据临时需要的备用零件可以随时混合生产。所需零件在电脑上模拟自动编排，尽可能有效地减少废料的产生，降低生产成本。

图1 卷料激光切割生产线

图3 CL2513F卷料激光生产线

⑷加工成本低。卷料激光切割生产线在大批量生产时，其生产成本是最低的，如图1所示。除了一次性投资费用较高以外，其他各项指标均优于常规的生产方案。

三、主要配置及平面布置图

卷料激光切割生产线的主要配置和布置图，见表1和图2。

表1 生产线主要配置

四、技术特点

我公司于2017年1月初开始设计开发了一套全新产品CL2513F卷料激光切割生产线(图3)，该线由1台CL2513F数控激光切割机+1台卷料架+1台矫正机+1台伺服送料机+1台下料机器人及周边设施组成。通过连线控制技术，自动完成卷料的开卷、校平、送料、切割及下料的一系列过程。同时，在生产线工作过程中，能够实现切割零件的自由变换，提高了整线的自动化程度和加工柔性。

该生产线具有以下特点：

图2 平面布置图

⑴数控激光切割机采用柏楚系统来控制电机同步，切割机工作台为履带式切割台，履带式装有针板式切割条，在加工时，该切割台与开卷伺服送料同步，同速运行，实现卷料板材切割。适用材料厚度0.6～2.0mm(碳钢)，重复定位精度可达±0.02mm，定位精度在±0.02mm/m以内，最大联动速度可达120m/min。

⑵数控激光切割机机身采用钢板焊接结构，并经壁炉高温回火，彻底消除焊接应力。机加工时使用数控龙门铣床，一次性加工床身两侧的导轨和齿条安装面，保证了机架两侧导轨、齿条安装面精度的一致性。

⑶横梁采用钢板焊接箱式结构，经过高温回火后再进行机加工。横梁在设计时经过有限元分析计算，具有高强度、重量轻的特性，使得机床系统拥有较高的动态性能，在加减速时保证精度的稳定。若对于横梁运动响应特性要求很高时，可以采用铸铝横梁，重量相对更轻，动态性能更好，但成本较高。

⑷材料架放料采用变频器控制，使放料动作更趋平稳，使其在运动过程中不易受变形产生扭曲。支架为悬臂机构，整体焊接成形后去应力退火处理，轴承孔一次装夹成形，使机架承重更大且工作更稳定。料架采用液压扩张，自带上料台车，操作灵活。

⑸校平机的矫正轮采用轴承钢制造，表面加厚电镀处理，经久耐磨。矫正调节采用同步涡轮、蜗杆调节，有电动与手动两种模式，操作简单方便。所有矫正轮采用齿轮传动，自带备压轮，有效增强矫正轮刚性并提高矫正质量。

⑹送料机采用伺服电机驱动，驱动板材在传送辊上沿进给方向移动，且传送辊用于支承板材；在送料机进料位置处包含第一和第二导向结构，第一导向结构夹持在板材的两侧，以限制所述板材沿宽度方向移动，作用是防止板材在进给过程中产生滑移；第二导向结构抵压在所述板材上，以限制板材沿厚度方向上下运动，作用是将板材抵向传送辊，从而防止板材翘起。为保证送料更精确，可以在传送辊前方安装一个测速机构，包含测量轮、编码器等，通过测量轮的转动，将转速传送给编码器，负反馈给控制系统，实现精确控制切割。

综上所述，卷料激光切割生产线是以数控技术为核心，并与计算机技术、通信技术及数据库管理技术相结合的先进制造技术，适用于大批量零件的生产，处于集成制造环境中的车间级层次，卷料激光切割生产线的主要技术参数见表2。

表2 卷料激光切割生产线的主要技术参数

结束语

本文简单介绍了卷料激光切割机生产线发展现状、发展优势及技术特点、参数等。该生产线可以用在家电、车辆、食品等行业，它有效缩短了生产周期，提高了用户的市场竞争力。在未来的工业发展中，卷料激光切割机生产线将会随之快速发展，自动化程度也会越来越高，这也是未来钣金行业发展的方向。