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一次装夹中切割、定位和焊接

来自于weil engineering新的制造解决方案

为配备带螺纹衬套或接头的工件,或用深拉伸半壳替代液压成形工件,再或用从卷料上直接下的单个部件构建复杂的3D组件——这些是来自于weil engineering公司的CutFusion的应用领域,Müllheim的机械工程师。Cutfusion不仅节省了大量的搬运时间和精力,而且使生产流程更加安全。

切割融合法

CutFusion(切割融合)是一种全自动的方法,零件或组件在单次夹紧中完成加工。当工件被夹在夹具中后,其位置在制造过程中始终是已知的。现在激光可以在工件上切割出孔和轮廓。然后在内部自动化的帮助下定位要连接的各个零件,并使用激光进行焊接-由于采用了相同的夹持,因此绝对可以重复的方式进行焊接。

“使用切割融合方法时,位置和方向知识是最大的收获,” weil engineering公司激光切割开发主管Harald Liebhart强调说。这种方法提供了更高的产品可靠性和优化了制造流程。

机器概念

柔性激光单元FLC为CutFusion提供了结构基础。切割镜头和焊接镜头都位于一个关节驱动轴上。每一个都由一个单独的直线电机驱动。因此,激光可以先用切割镜头开孔,然后切割镜头移出工作范围,为焊接镜头腾出空间,焊接镜头焊接定位好的工件。

FLC提供最多三个单独驱动轴的空间。根据应用情况,第三轴可配备焊接或切割镜头。

在许多情况下,使用进一步加工的镜头可以大大缩短循环时间。

螺纹衬套和配件

特别是输送介质的工件配备了各种螺纹衬套、配件、螺纹管和法兰。气密性和高接缝质量对这些工件至关重要。

将工件夹在夹具上,对孔轮廓进行切割,并对加上小配件焊接。由于零件在加工过程中被牢牢夹紧并保持夹紧,因此焊接位置与切割轮廓位置相同,并且可以重复接近。

加工总是在一个固定的位置进行:激光束总是从垂直上方打工件。然后定位并焊接接头。如果要在其他位置连接更多的配件或连接件,则夹具在切割前移动到相应的固定位置,并且可以重复该过程。

 

镜头是关键

当小零件焊接到工件上时,焊接镜头在接头周围的一个圆圈内从外部引导。在标准镜头中,这一运动意味着四个轴之间的复杂相互作用——与连接区域周围镜头的悬垂运动相连接。这是由于标准镜头的结构:机器的Z轴和焦点所在的聚焦轴平行且相距X距离。这意味着镜头绕Z轴的旋转运动会导致半径为X的圆形焊接路径。相反,小半径的焊接牵涉到大的运动。这意味着较大的干涉轮廓,尤其是在小工件上焊接小配件时,可能会导致接触困难。

与通快激光技术一起,weil engineering开发了一种旋转镜头,其焦点位于镜头的Z轴上。当该镜头绕C轴旋转时,焦点的方向保持不变。这使得小轮廓可以实现最小位移运动。这不仅有利于可达性,而且对整个机器的设计也有好处。

在示例中,将直径为20毫米的配件焊接到部件上。旋转镜头以2 m/min的焊接速度围绕组件运动,焊接时间为1.8秒。

相比之下,标准的镜头必须沿着半径为290mm的圆形轨道移动。这相当于大约1.8米的长度。由于焊接时间应在1.8秒内保持不变,因此系统必须以1 m/s=60 m/min的速度沿着该路径行进。由于更大的加速力的运用,该速度对机器设计提出了完全不同的要求。

 

变二为一

用两个压制的半壳制造零件比用液压成形机制造更容易、更便宜、更灵活。“这种方法不仅是CutFusion方法的命中注定,它为功能部件的生产打开了令人难以置信的潜力,”Harald Liebhart自信地说。对于这个应用案例,柔性激光单元FLC配备了两个切割和一个焊接镜头。两个半壳供应给两个工作站,并固定在那里,从而固定和确定它们的位置。它们通过激光切割进行修剪,激光束通过切割光学装置在两个工作站之间进行分割。然后切割的半壳被定位并且由激光焊接。整个激光输出可用于此,相应地提高焊接速度。

在建造完该基体之后,可采取进一步的工作步骤,将两个连接的半壳转变为一个复杂的部件:进一步断开的切割、套筒和配件的定位和连接或完整的功能部件。因此,即使是复杂的组件也可以在一个夹具中进行制造,而无需对零件进行中间存储和运输。

 

定制零件:始终知道在哪里

特别有吸引力的是,从辊送材料中建立个复杂的三维装配模型。以其最纯的形式准时生产——因为激光变的可能。

单个零件是直接从卷料上切下来的。搬运系统,比如机器人,在切割时就抓住零件。这可使得它的位置和方向被定义和知道。该部件可放置在夹具中,无需进一步测量即可焊接。该部件在生产过程中被准确地一次性抓取,并直接放置到位。这使得各种类型的测量、定位和对准都变得过时,并节省了时间和搬运工作。“最主要的是节省了定位定向。它将四个步骤结合在一起:定向、测量、供给和定位,”Harald Liebhart总结了这些优势。

 

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