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我国激光加工及激光加工市场展望

激光加工技术一直是国家支持和推广的高新技术,特别是政府对振兴制造业的重视,给激光加工技术的应用带来了发展机遇。 国家在制定中长期发展规划时,也将激光加工列为重点支撑技术,因为它涉及国家安全、国防建设、高新技术的产业化和科技前沿的发展,将激光加工的重要性提高到一个很高的水平,必将给激光加工机床的制造和升级带来巨大的商机。 根据中国光学与光电激光分会的年度统计,激光加工设备的年销售额一直在高速增长。 比如2003年比2002年增长了21.6%,2004年比2003年增长了18%。 充分说明我国激光加工技术通过研究和实验探索走出了象牙塔,走上了实用化的道路。 涌现出一批激光加工设备制造企业,生产出数千台符合应用要求的激光加工机。 保持年销售额增长20%左右 由于国内市场对用户的各种宣传、展示、普及和培训,大大拓展了激光加工的市场,为国内用户采用这种先进制造技术带来了信心和决心,促进了激光加工越来越广泛应用的外部环境。这就是我们常说的市场影响力。 市场影响和推动激光加工机的热销,从而形成连锁反应。 由于这种推动,目前已形成200多家激光加工机生产企业,从业人员近2万人,其中科技人员约占50%,中高级职称人员约占30%,形成了一支颇具实力的产业队伍。 同时吸引了全球众多激光加工设备厂商的关注和跟进,国内市场已经国际化。 一、激光切割机产品高速发展前几年,国内销售的激光切割机大部分是国外进口的,国产产品所占份额很小。 随着用户对激光切割技术特点的逐渐深入了解和示范采用,国内企业纷纷转向生产激光切割机。 比如最大的生产企业是上海Unity Prima激光设备有限公司,年订单100多台,全球产量排名第八。 其他还有华南理工大学激光工程分院、济南捷迈、沈阳普瑞玛、江苏袁进方等。 最近几个知名的激光加工机厂商也在发力。武汉楚天激光和汉民族激光开始生产激光切割机。 预计近期国内市场1~4KW激光切割机销量将达到300~350台,国内供应量可占200台以上。另外100套是德国、瑞士、日本、韩国、比利时等国家的国外产品。 目前,瑞士百超在中国组装了激光切割机,并开始销售。 这些激光切割机的用户包括电气制造、电梯行业、运输机械、石油行业、纺织机械、食品机械、医疗机械、灯具、装饰包装行业以及激光加工站、科研院所的各种应用。 CO2激光切割技术是激光加工中应用最广泛的技术之一。 据我所知,欧洲安装了12000台,北美安装了11000台,日本安装了10000台。 台湾省已经安装了500多台。 中国大陆安装了大约800台机组,功率从2000W逐渐增加到3KW和4KW。从上面可以看出,CO2激光切割机已经成为国内主要的热门产品。 随着大功率CO2激光器应用范围的扩大和国内产品的逐步出清,激光器在中国的销售必将快速增长。 第二,激光打标机(打标机)将继续向前发展。根据全球激光加工系统总销量统计,激光打标机仅次于激光切割机,占第二位。 近几年接近激光切割机的销量,各占三分之一左右。 相反,在国内,激光打标机的销量一直占国内激光加工销量的50%以上,大范围占领国内市场,极大地打开了应用的工业领域,可以说比国外广得多。 应用行业包括电子行业、汽车行业、工具量具、航空空航天、仪器仪表、包装行业、医疗产品、家用电器、键盘、面板、广告标牌、身份证、日用品、珠宝钻石等。 物体的材料可以是各种金属和非金属。 如不锈钢、铝合金、有机玻璃、塑料、陶瓷、合成材料、木材、橡胶、皮革制品、纸制品、印刷电路板、各种电子电气元件、香烟、纽扣、雷管、金属件,一直到食品包装、药品包装,甚至螃蟹。 其年销量约为4000 ~ 5000台。 其中使用的激光器包括灯泵浦的Nd:YAG激光器、玻璃管或金属腔CO2激光器。近年来,光纤激光器和全固态激光器正批量进入打标企业与之配套。 打标机可以在固定位置对零件进行打标,也可以在飞行中对流水线上的物品进行打标。 我国生产打标机的知名企业有汉族激光、华南理工大学激光、楚天激光、大恒激光、桂林陈星激光、智恒达激光等公司,很多生产激光打标机的中小企业也是重要单位。他们一起把中国的打标机市场越做越大,应用越来越广。目前他们也开始批量出口。 特别值得一提的是,有实力的企业自行研发生产了彩色打标机,很多单位一次性订购了这种打标机。相信这个创新产品会取得更大的发展。 三、25W~100W激光加工机这里主要是指采用25W~100W CO2激光,加上X-Y台式工作台系统为主机型,同时还采用Nd:YAG激光和振镜一体化的加工机。 可以雕刻,包括雕、切、刻空、绣、切。 品种多,价格低,用途广,适合国情。 年产量在6000台左右。 广泛用于印章、柔性板、礼品、广告、标牌、工艺品和工业非金属制品。 可用于激光加工喇叭、玻璃、塑料、橡胶制品、竹木制品、合成材料、布料、皮革等材料。 因其电脑排版、自动控制、非接触式加工、速度快(比人工或其他加工方式快得多)、智能化程度高、操作简便等独特优势,占据了国内广阔市场,并已销往中东、东南亚、南美、东欧、非洲等地。 比较知名的X-Y工作台型号有浙江博野激光、广东月明激光、武汉缙云激光。他们的迅速崛起已经形成了一种生产模式。目前,博野激光已建成35000平方米的厂房,金运激光已建成10000平方米的厂房。月明激光不仅进一步扩大了其原产地的产能,还在上海建立了分厂。 除了雕刻柔性橡胶和竹简,这台机器还在激光切割服装,皮革,刺绣等。提升了这些企业的产品,促进了市场的发展。他们逐渐应用了送料、接收、原料负压吸附、自动摄像头定位、双头切割等技术。从而将激光加工设备集成到服装生产的自动化生产线操作中,实现产品的智能化升级。 值得一提的是,激光雕刻机也是发展迅速的产品之一,它通过在玻璃体中形成裂点的激光诱导光散射,形成白色的三维雕刻图像。 最近,这项技术有了进一步的发展。 国内一家单位已经开发出彩色内雕技术,可以在玻璃体内陆续做出红、橙、黄、蓝、紫等彩色图案,产品即将投放市场。 为雕刻的产品增添光彩。 4.激光熔覆技术和面向再制造的装备再制造工程是以产品生命周期理论为指导的工程实践。 设备论证、设计、制造、使用、维护和回收的总费用称为全寿命周期费用。传统上只关注设备的“前半部分”(这个周期只占成本的20~40%),而“后半部分”,即使用、维护和报废的成本往往被忽略。 装备再制造工程是针对装备的“后半生”,以提高利用率、节约资源、保护环境、坚持可持续发展为目标的工程技术。 再制造技术的发展必须与高新技术相结合,使过时的零部件和设备重新获得高质量、高附加值的产品。因此,再制造是实现跨越式发展、完全符合国家政策的重要技术。 美国再制造产业产值530亿美元,从业人员48万人。他们称“再制造行业是一个潜在的巨人” 中国已经开始这样做了。 激光加工技术和其他制造业一样,有其不可替代的优势,优于其他加工技术。 面向再制造的激光加工已从相变硬化发展到激光表面合金化和激光熔覆,从激光合金涂层发展到复合涂层和陶瓷涂层,从而使激光表面改性技术成为再制造的重要手段。 主要采用5KW~10KWCO2高功率激光器及其系统。 年销量约100台 在这方面,大陆激光更为突出。他们在实践中应用了激光微仿形熔覆技术,广泛应用于电力、石化、冶金、钢铁、机械等工业领域,修复了烟气轮机、离心式压缩机、螺杆式压缩机、大型汽轮机、发电机、汽轮机等汽轮机动力旋转装置的重要部件,多达近千台。同时,他们还生产激光器和机组,成为该技术的国内龙头企业。 还有其他金士凯激光,华工激光,Unity激光。 国内从事这项业务的激光加工站有中科院金属所,北京、天津、杭州等地的高校激光工程中心,都在激光加工在再制造中的应用起到了很大的作用。 预计其他面向再制造的激光加工技术将会逐渐出现。 动词 (verb的缩写)激光焊接技术与设备激光焊接技术在中国的应用正在迅速扩大,其销售额仅次于打标和切割。 主要应用于电池、电器、仪器、五金工具、钢铁、航空空航天、汽车等行业。 有三类应用:一类是用于移动通讯的焊接,如手机电池,另一类是用于电容器、电器、仪器元件的焊接。 这些焊接设备主要使用Nd:YAG激光器;有些工作站是多工位的。武汉楚天激光、华中激光、大族激光和天津李能激光等。生产大量这种设备的公司是众所周知的。 手机电池最大的生产商比亚迪公司也是自己研发的;自用 第二种主要是金刚石锯片的激光焊接。 目前,欧洲已经禁止使用热电阻焊接的金刚石锯片。 但是大量的CO2激光用于将金刚石钻头焊接到锯片基体上,符合安全要求。 报告称,在基础设施行业使用的金刚石切割工具中,激光焊接金刚石锯片的消耗量最大,需求量约为30亿美元。 这也带动国内企业投资激光焊接工艺和设备生产。中国年出口额约3000万美元,年出口增长率提高的原因之一是中国人造金刚石钻头的粉末冶金较好。 此外,随着国内各种基建工程,空调整安装,石材行业的扩大,每年对金刚石锯片的需求约为10亿人民币,高档石材加工也需要金刚石锯片的激光焊接。 国内生产激光焊接金刚石锯片的大型企业有华南理工大学激光、武汉团结激光、北京安泰、丹阳华昌、石家庄博深、杭州高发等。 激光焊接锯片系统由华南理工大学激光、武汉团结激光、济南捷迈、上海团结Prima等单位生产,多为多工位焊接系统。 第三类是激光焊接钢板,多用于钢铁行业(如钢板在线拼焊、带钢拼焊等。)、汽车板的拼焊(有的在钢厂,有的在汽车厂)以及各种壳体零件的焊接。激光焊接系统不是最终产品,而主要是“量身定制” 估计这个市场会越来越重要。国内生产该系统的企业有华南理工大学激光、上海Unity Prima、武汉楚天等单位。 一般来说,目前这三种激光焊接系统的市场容量为600~800台。 市场前景:中国激光加工系统与国际激光加工系统相比差距较大,仅占全球销售额的2%左右。 主要表现为:高档激光加工系统很少或没有;主激光不通过;微型激光加工设备缺口大;在这些领域,中国的生产企业正在积蓄力量稳步进入,国内应用市场已经有了很大的发展空 所以我预测,未来2-3年,中国销售额将从2004年的15亿元翻一番,也就是说产值将达到30亿元。 原因如下:一是国家高度重视,各级政府部门都在积极关注,规划立项,各种资金正在注入。 特别是国家强调项目主体有望从高校、科研部门向企业转变,促进了企业产品的自主创新和技术升级。 二是国内各类制造业都接受了激光加工技术,可以增加产品的技术含量,加快产品的更新换代,达到“敏捷制造”的水平,满足市场对“个性化”产品的要求。 第三,国内产业集团逐渐形成,激光零部件配套企业逐渐补齐。各具特色的激光加工系统生产企业相继成立,国内形成了四大激光加工设备制造产业带,主要分布在华中地区。珠江三角洲;长三角和环京津环渤海经济发达地区 4.一些国际知名激光加工厂商在中国投资建厂;有些是国内合资企业生产的,总的趋势是陆续进入,形成国际竞争的国际化。 5.国产主力激光器也逐渐过关,进入市场应用。 如高功率轴向CO2激光器、中小功率金属腔射频CO2激光器、半导体泵浦全固态激光器、光纤激光器、倍频DPL、大功率二极管模块等。,正在蓄势待发,进入产品化初级阶段,进入市场。 为国内激光加工升值创造条件,开辟新的应用领域。

超硬材料刀具在机械加工中的应用(二)

陶瓷材料加工。近年来陶瓷已作为一种技术进步产品,新陶瓷材料可作为金属和WC的替代材料获得工业应用。作为工程陶瓷产品,必须具备良好的表面粗糙度和准确的尺寸公差,但由于这些陶瓷有高硬度、高强度、抗磨损等特性,用普通工具加工十分困难,而用超硬材料工具加工则是唯一经济而科学的方法。

铁氧体材料加工。铁氧体又称黑陶瓷,是一种重要的电子元器件。从20世纪60年代开始,超硬材料被用于加工,至今应用广泛。如平面研磨磁芯、双面研磨扬声器磁钢、R形研磨瓦形磁钢等。超硬磨具磨削铁氧体的优点是效率高,节能节材,减少废品。提高工件质量,减少环境污染,降低劳动强度。

宝石加工。人工合成的红宝石和晶体是工业元件的原料,它们的切割、研磨、钻孔、抛光和研究都是用超硬材料完成的。

半导体材料加工。半导体硅又硬又脆,价值极高。随着计算机技术进入超大规模集成,对硅片的精度要求越来越高。传统的普通磨具已经不能满足需要,必须用超硬磨具来代替。

电绝缘材料加工。电绝缘材料具有导热性和耐热性差、非均质性和摩擦性强的特点。因此,用于切割、钻孔和表面加工的传统金属工具都有裂纹。分层、毛刺、烧伤等缺陷,从而降低介电性能和物理机械性能。用超硬材料刀具加工,不仅可以消除上述缺陷,还可以降低综合成本。

例如CBN砂轮,由于其硬度高(比普通磨料刚玉、碳化硅高2-3倍),刃口耐磨,在很高的磨削温度下不与铁族金属发生反应,是磨削铁基、镍基材料的理想超硬磨具。当使用普通磨具难以达到较高的生产率和较低的生产成本时,特别是需要加工硬质材料或其他难加工材料时,或加工零件质量较高时,考虑使用CBN磨具进行磨削。一般来说,用CBN磨料磨削可以提高效率几十倍,降低总生产成本25%-50%。

三。制约超硬刀具应用的因素及对策

加强超硬刀具制造技术的系统研究。刀具配方应建立在发展专用配方并使之系统化的基础上。

加强超硬刀具应用技术的研究。包括刀具选择原则、工艺参数优化、修整、刃磨和冷却技术。

加强宏观管理,合理引导。鼓励企业联合起来,组成大型集团,形成规模化生产。

加强超硬刀具的推广应用。超硬工具生产企业应积极与用户保持密切联系,加大宣传力度,正确引导用户合理使用。

如何对普通车床进行数控化改造

数控化加工是机械加工行业朝高质量,高精度,高成品率,高效率发展的趋势。结合我国实际国情,经济型数控车床是我国从普通车床向数控车床发展的及其重要的台阶。利用现有的普通车床,对其进行数控化改造是一条低成本,高效益的途径。

一、总体方案:

图1数控系统总体框架配置

总体框架描述:

1.PC机可以是工业PC机,能满足控制系统的控制要求。

2.运动控制卡。我们使用研华公司生产的PCL运动控制卡。该卡为高速三轴步进电机运动控制卡,具有16位数字输入输出端口,可实现三轴联动。因此可以满足车床X轴和Z轴的联动,实现直线和圆弧插补。

3.光电耦合电路是自己设计的,作用是隔离外界干扰信号对运动控制卡的信号影响,提高系统的稳定性。

4.机床本体由C613改造而成。拆下原来的丝杆、滑箱、变速箱等。,并保留原有的三爪卡盘等。

5.步进电机及其驱动器由南京四通公司制造。驱动器的输入电压为45V。考虑到步进电机的步距角和螺距,本系统X轴和Z轴的脉冲当量分别为0.00125和0.0025。完全可以满足0.005毫米的加工精度要求。

6.各种限位开关、减速开关、归零开关都安装在机床机身上。限位开关起到硬件硬限位的作用。当车床加工超出加工范围的工件时,车床自动停止加工。减速开关的作用是当车床刀架回零,接近车床零点时,减速开关打开,通知车床减速到零位。

二、进给系统的设计

考虑到数控系统是开环控制,没有位置反馈,进给系统应尽可能减少中间传动环节。该车床的X、Z轴进给系统取消了原进给系统的中间传动环节,直接采用步进电机+刚性联轴器+滚珠丝杠的传动方案。拆下原来的螺丝,加上几个机械配件,就可以安装步进电机和滚珠丝杠螺母副了。根据计算,要求步进电机的转矩为5 Nm。我们选用的步进电机是南京四通公司的86BYG250C-SAFRBC-0302,步距角为0.9°/1.8°,转矩为7.5Nm。驱动器的型号是SH20806,输入电压为45V。

第三,控制系统的软件部分

车床控制系统的软件部分采用VC++6.0编写,该软件的加工界面如图2所示。其功能主要包括读取零件的加工g代码、编辑编译g代码、模拟加工(包括加工前模拟和与加工同步模拟、返回参考点、手动对刀、加工中断、超程软限位等。可以处理进给速度、主轴转速和转速方向、刀具信息、M函数等加工信息。这个软件的操作平台是Windows98。软件的操作过程是先读入*的g代码文件。NC或*。TXT然后编译,编译器可以给出不符合本软件的语法错误提示;错误也可以立即纠正;然后根据毛坯的实际尺寸,软件进行前处理模拟。确认没有g代码引起的加工误差后,就可以开始机床加工了。加工前,你必须先安装好刀具。对刀的意义在于建立工件坐标和车床坐标之间的关系。在加工过程中,软件界面的状态栏还会显示刀具的当前坐标、加工状态、加工时间等信息。

图2该数控车床系统的软件界面

四。主轴系统的改造

拆除了原有的主轴变速箱,采用了变频器+皮带+主轴+编码器。系统的主轴转速也是分阶段调节的,一共七个阶段,转速可以从40转/分钟到1200转/分钟,但是每个档位的转速可以根据需要通过设置变频器来实现。利用变频器的五个端子,可以用数字量控制电机的正转、反转、停止和各档速度。本变频器为松下产品,其中第七频率设置在A20~A26,端口需由端口控制器(A1)控制。本系统不采用手动机械调速,所有速度均由g代码中的S命令控制。软件可以读取g代码并自动控制主轴电机速度。

动词 (verb的缩写)刀架结构

由于这台车床的刀架是改装的,只能装两个刀具,一个是车削普通圆柱、圆锥面、端面,一个是加工螺纹,所以不使用旋转刀架,而是把刀具装在刀架的前后两端,用X轴来回进给实现自动换刀。