在金属板材加工领域，数控转塔冲床、激光切割机是板材成形加工不可缺少的设备，历经多年发展，具备了技术成熟、加工精度高、效率高、工艺适应性强、自动化程度高等特点。相比较而言，激光切割机优势明显，但使用费用和维护成本较高，这也使得数控转塔冲床一直在市场中具有较大的保有量。除了一般成形工艺外，数控转塔冲床还可以完成百叶窗、浅拉深、沉孔、翻边孔、加强筋、压痕等特殊工艺加工。那么，能否生产一种将二者优势结合互补的新型设备，为用户创造更大的价值呢？经过市场考察、多次试验、国内第一台“数控冲床-激光切割复合加工机”在济南铸锻所应运而生。

　　数控冲床-激光复合加工机

　　数控冲床-激光复合加工机是对板材进行冲孔、步冲和切割的柔性加工设备，主要用于加工任意形状和高质量冲孔及拉深工艺的精密钣金产品。与传统机型相比，加工时间缩短了约1/2，从冲床加工到激光加工、或从激光加工到冲床加工可在瞬间切换，消除了冲床加工中由材料应力等造成的累计误差，如图1所示。

　　传统机型到复合加工的转变

　　冲床部分可以完成多种工艺的板材加工，如各种形状、尺寸及间距的孔的单冲，较大圆孔、方孔、腰形孔及其他曲线轮廓的步冲，以及浅拉深、压印、翻边及备用孔等的加工，如图2、3所示。

　　冲孔、拉深

　　特殊工艺（铝板）

　　PL21550数控冲床-切割复合加工机采用1000W/2000W光纤激光发生器，可以满足客户对6mm及以下板材柔性加工的要求，工件一次装夹定位，加工精度与单独的激光切割机或数控冲床相比明显提高，提高了加工效率；冲床部分采用伺服主传动，行程可调，高效节能，可以完成多种加工工艺，配备32套模位数，具有很好的通用性。PL21550数控冲床-切割复合加工机如图4所示，主要技术参数见表1，具有以下优点。

　　PL21550数控冲床-切割复合加工机

　　表1   PL21550数控冲床-切割复合加工机主要技术参数

　　⑴提高材料使用率，减少板材浪费；

　　⑵工艺流程简单，一次编程就能完成加工；

　　⑶复合加工机的集成化程度高，工艺流程短，总体故障率低；

　　⑷工件精度高，断面质量好，可以提高曲线等异形轮廓加工质量；

　　⑸工人劳动强度小；

　　⑹速度快，一次定位完成，加工周期短；

　　⑺冲压、激光切割可以瞬间切换，优化加工工艺，大大降低能耗；

　　⑻提高设备柔性加工能力，降低模具采购费用；

　　⑼节省场地。

　　复合加工机主要功能部件

　　⑴采用日本FANUC 31i数控冲床专用系统，具有冲床和激光所要求的功能模块：图形显示功能、模具寿命管理功能、夹钳保护区自动设定功能、夹钳与冲头自动避让及激光切割功能等等。

　　⑵激光切割头传动部分采用伺服电机带动滚珠丝杠，直线导轨作为导向的结构，可以准确将切割头运行到切割位置，并且切割完毕之后，切割头快速提升到安全位置，防止板料与切割头相撞，激光切割头如图5所示。

　　激光切割头

　　⑶工件自动落料装置由支架、摆动气缸、升降气缸、升降导轨滑块、不锈钢面板组成。该装置可以实现不锈钢面板向下运动10mm，保证切割之后小件与原材料板的脱离，同时可以实现不锈钢面板翻转，小件滑落到料箱之中。

　　⑷床身采用整体钢板焊接，整体稳定性能良好。经过热处理去应力退火和抛丸处理，可以很好的消除焊接内应力。通过以上处理可以保证机床的稳定性。

　　⑸数控冲床的厚转塔采用高强度球墨铸铁铸造而成，耐磨性极好；精度稳定而且刚性好，可长期保持精度；模孔、定位孔、键槽是在数控加工中心上一次装夹，完成的精度高。厚转塔结构刚性好、导向长，厚转塔结构配以长导向模具，使模具的对中性好、导向精度高、刚度高、抗偏载能力强，模具步冲时磨损量极小，正常使用寿命可达30～50万次。

　　厚转塔结构形式

　　⑹主要传动部件丝杠与导轨。丝杠、导轨是数控冲床的主要运动部件，直接影响数控冲床的精度和使用寿命，该复合加工机选用德国REXROTH（力士乐）公司H级产品（精密级），滚珠丝杠具有大直径（φ40mm）、大导程(40mm)、高刚性、寿命长、送进速度（90m/min）快的特点。该直线导轨具有大截面、四滑道结构的特点，可长期保证精度，如图7、8所示。

　　大直径丝杠

　　大截面四滑道导轨

　　⑺全浮动夹钳。采用三缸结构全浮动式夹钳，中间为夹紧缸，两边为浮动气缸，此种结构夹持力大、夹钳随板料浮动不变形。夹钳具有软件、硬件两级保护，国内独一无二的夹钳自动检测，数控系统夹钳软保护功能。

　　⑻自动再定位。为了得到最大加工面积，采用简单的NC 控制指令就能够自动地变换夹钳夹持位置。扩大了加工范围，方便用户加工大板。夹钳移动时由再定位气缸压住工件，保证了持续加工的准确性。

　　⑼选用国际知名品牌的进口气动元件、精密直线运动元件、液压元件及电气元件，极大的提高了机床的稳定性，能长期保证机床的性能和精度。

　　结束语

　　综上所述，该设备是冲床与切割功能的完美结合，顺应了当下以“创新、智能、绿色”为主题的制造方向，目前制造业的转型升级已成共识，中国在从制造大国到制造强国角色转变的道路上已经迈出了第一步，我们钣金加工设备制造商也应紧跟行业发展步伐，以振兴中国制造为己任，实现制造业的中国梦。

　　——节选自《钣金与制作》2019年第3期

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