自動化激光切割落料設備的應用

來源:江蘇華工藍天智能科技有限公司    關鍵詞:激光切割, 落料設備,    發布時間:2019-09-03

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一、工作方式:

       激光切割是利用聚焦后的激光束作為主要熱源的熱切割方法,由于激光束聚集在很小的區域,使得能量高度集中,能夠對局部進行迅速加熱,使加工部位蒸發。此外,由于能量非常集中,所以,僅有少量熱傳到鋼材的其它部分,所造成的變形很小。利用激光可以非常準確地切割復雜形狀的坯料,所切割的坯料不必再作進一步的處理。無需采用模具即可實現復雜形狀坯料的加工,柔性化程度高。

       在通用的帶料剪切設備中有一種叫做飛剪,它的工作方式是在帶料運動中進行跟蹤剪切,以得到一定長度的坯料,由于是在運動中進行剪切,飛剪可以大幅提高下料的速度,目前得到廣泛的應用,但是由于切刀是直線的,所以只能得到矩形和梯形坯料,應用范圍受到限制。

       而現有的激光切割設備,可以進行各種形狀的切割,但現有設備在進行切割時板料都是靜止的,進料和出料不能同時進行,影響了帶料的處理速度。

       本公司研發的激光切割落料線對上述兩種設備的工作理念進行巧妙組合,即在帶料運動中用激光切割機對其進行飛割(跟隨切割),其目的是為了解決連續的金屬和非金屬帶料的無模具快速下料問題,以降低下料的設備的投資及模具消耗成本并且有效提高材料的利用率。

 

二、設備示意圖

 

三、設備組成:

       整套采用激光切割技術的開卷落料生產設備,由上料臺車、開卷機、校平機、緩沖活套、伺服送料機(如釆用伺服校平送料一體機,則可以取代前面的校平機和緩沖活套,減少占地面積)、激光切割裝置、切割平臺、碼垛裝置、廢料處理系統、液壓氣動系統及電氣控制系統組成,通過系統控制的激光切割頭在激光切割平臺上進行的三維運動切割,代替壓力機及模具,實現對金屬帶料的自動落料。

 

 

開卷送料系統

 

 

開卷校平單元

 

 

校平輥輪

 

 

開卷校平設備

 

 

校平單元

 

 

自動化激光切割系統

 

 

切割板材堆放處

 

四、激光切割落料生產線的特點:

       ◎設備投資低:與現有大型落料生產設備相比,激光切割落料生產線設備質量小,能耗低,且無需復雜的設備基礎,大大降低了前期投資和后期維護使用成本。

       ◎產出效率高:與現有激光切割設備相比,激光切割落料生產線使用卷料進行坯料生產,代替了卷材先切片再在設備上切割的生產工藝,提高了生產效率。

       ◎靈活性高:無需制造模具,采用先進的排樣軟件及控制系統,產品規格形狀轉換迅速,適合各種批量產品生產。

       ◎維護成本低:采用光纖激光切割器,性能可靠;同時激光切割速度快,不銹鋼的切割速度可達到每分鐘40米/分鐘(厚度1mm時),可快速完成切割下料。

       ◎產品品質高:采用高精度的校平機、高精度的送料及切割系統、先進的自動碼垛系統等,可適應各種金屬材料的零件坯料生產。

       ◎使用成本低:由于不需要模具進行沖壓,降低了模具制造和維護費用;同時設備沒有使用大型壓力機,生產能耗大大降低,也降低了環境噪音。

       ◎材料利用率高:因為使用卷料進行連續生產,不會產生單片時料頭料尾的損耗;同時設備采用優化排樣,將各種形狀的零件組合進行無搭邊切割,減少了材料損耗,提高了材料利用率。

 

五、激光切割落料生產線經濟效益分析

1. 使用成本:

序號

項  目

激光功率

1Kw

2Kw

1

電力消耗

激光切割機

23.2元/小時

28.9元/小時

周邊設備

21元/小時

28元/小時

2

激光器氣體消耗

0

3

切割輔助氣體

高壓空氣

高壓空氣

4

聚焦鏡片消耗

1.2元/小時

5

保護鏡片

1.0元/小時

6

陶瓷環消耗

0.2元/小時

7

切割嘴消耗

0.2元/小時

合 計

46.8元/小時

59.5元/小時

2. 設備折舊成本:

 

序號

項目

1Kw

2Kw

備注

1

投資金額

設備

185

270

 

基礎及周邊

15

15

 

2

設備折舊費用

158.7元/小時

226.2元/小時

按每天工作14小時,3年回收100%投資計算

3

人工費用

50元/小時

50元/小時

2人操作

4

合計每小時折舊費用

208.7元

276.2元

 

3. 激光切割速度:

厚度(mm)

類別

切割速度(m/min)

備注

1Kw

2Kw

0.5

不銹鋼

22.0-26.0

45.0-50.0

 

1

12.0-15.0

35.0-40.0

 

2

4.0-6.0

10.0-15.0

 

4. 加工成本:

    1Kw使用成本

序號

零件周長(mm)

零件厚度(mm)

切割件數(件/min)

單件成本(元)

1

1000

1.0

11

0.071

2

1200

1.0

9

0.087

3

1500

1.0

7

0.111

1Kw綜合成本

序號

零件周長(mm)

零件厚度(mm)

切割件數(件/min)

單件成本(元)

1

1000

1.0

11

0.387

2

1200

1.0

9

0.473

3

1500

1.0

7

0.608

2Kw使用成本

序號

零件周長(mm)

零件厚度(mm)

切割件數(件/min)

單件成本(元)

1

1000

1.0

33

0.028

2

1200

1.0

27

0.034

3

1500

1.0

21

0.044

2Kw綜合成本

序號

零件周(mm)

零件厚度(mm)

切割件數(件/min)

單件成本(元)

1

1000

1.0

33

0.169

2

1200

1.0

27

0.207

3

1500

1.0

21

0.266

經濟效益分析:

激光落料線提高材料利用率的年收益

采用偏擺式落料線,用1219寬帶料生產直徑404圓片:材料利用率為77.5%

采用激光落料線,圓片間搭邊值為0.2,同時可以優化套裁,用1219寬帶料生產直徑404和190兩種圓片:
材料利用率為78.05%+5.75%=83.8%
 
由對比統計可以看出,激光落料線的材料利用率比偏擺落料線提高3.0%-7.7%,按平均提高5%計算
 
 

激光配置

年產能(噸)

提高的利用率(%)

節約重量(噸)

收益 (萬元)

備注

1kw

1200

5

60

48

8000元/噸

2kw

3000

5

150

120

8000元/噸

 

激光切割落料設備應用前景:

      ◎符合社會節能減排的發展規劃。

      ◎提高毛坯質量,同時方便企業物料管理,減少物料損耗。

      ◎不需要模具投入,設備柔性好,可最大化的滿足用戶的產品需求。

      ◎該項目可提高材料利用率達3%-7%,能夠帶來巨大的經濟效益。

      ◎采用自動化生產,可以大量降低人力,降低生產成本,并保證了勞動者的安全。

      ◎該項目即可替代開卷落料線,也是現有激光切割設備的升級產品,設備性價比高,可很快產生投資效益。

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