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我國鈑金網契合供應市場，創新主體模式
近幾年來，宏觀經濟的持續驅動使我國鈑金行業以亟待填補的市場需求空缺，實現著產值、產量的持續增長。相較于活躍的鈑金市場而言，技術創新的乏力無疑成為現時期國內鈑金行業亟待突破與完善的。縱向分析我國鈑金行業，大多數企業均存在一定程度的邊緣化趨勢，即所謂的單一支撐體系。現階段，我國市場內雖涌現出了一批較為優勢的主體，其以雄厚的技術研發能力、鈑金產品及先進的經營管理模式走在了行業發展的前沿，并成為市場國際化發展中的先鋒主體；但不可回避的是大多數的鈑金企業不具備可與其相媲美的科技研發能力或產品開發能力。在不具備競爭優勢的中小型企業占據我國鈑金主體大比重份額的前提下，我國鈑金行業將怎樣應對日趨強化的國外先進企業呢？國內鈑金行業的競爭優勢又該以何鑄造呢？以主體合作為基奠的集群式發展成為國內鈑金行業迫切需求的。中國鈑金網作為致力于我國鈑金行業、企業發展的大型電子商務平臺，以集信息供應、求購信息、企業庫、行業資訊、行業展會等的專業化商務服務模塊，有效促進了國內鈑金企業間的溝通與合作，為我國鈑金集群優勢的鑄造與強化提供了重要平臺。
激光切割在金屬鈑金加工中的運用
鈑金車間傳統加工方式包括剪板、沖裁和折彎等工藝流程。其中沖裁工藝需要大量的模具，具有少切削及無切削工藝特征。在一個產品加工時一般會配備幾十套模具，甚至有的產品可能需要上百套模具。從經濟角度上看，配備大量的模具，產品的成本相應增加，造成資金浪費。為適應現代鈑金加工，降低生產成本和提高加工工藝，激光加工技術便應運而生。
隨著激光切割機的應用，鈑金加工工藝得到了飛速發展，并給鈑金制作加工帶來了革命性理念。激光切割工藝以及激光切割機設備正在被廣大板材加工企業所熟悉接受，并以其加工效率高、加工精度高、切割斷面質量好、可進行三維切割加工等諸多優勢逐步取代傳統鈑金切割設備（以數控設備為主，包括剪床、沖床、火焰切割、等離子切割、高壓水切割等傳統的板材加工設備）。激光加工技術在鈑金加工工藝中具有很重要的位置，提高了鈑金工藝勞動生產率，推動了鈑金工藝的發展。激光切割機柔性化程度高,可以大大地縮減加工周期，切割速度快，出產效率高，提高加工精度，加快產品的開發速度，這些優點被眾多制造企業關注。
激光切割機是將激光器發射出的激光，經光路系統，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件達到熔點或沸點，同時與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與工件相對位置的移動，終使材料形成切縫，從而達到切割目的。激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統的機械刀，具有精度高、切割快速、不受切割圖案限制、自動排版節省材料、切口平滑、加工成本低等特點，將逐漸改進或取代傳統金屬切割設備。激光刀頭的機械部分與工件無接觸，在工作中不會對工件表面造成劃傷；激光切割速度快，切口光滑平整，一般無需后續加工；切割熱影響區小，板材變形小，切縫窄（0.1～0.3mm）；切口沒有機械應力，無剪切毛刺；重復性好，不損傷材料表面，數控編程，可加工任意平面圖，對幅面很大的整板切割，無需開發模具，經濟省時。一般來講，建議12mm以內的碳鋼板、10mm以內的不銹鋼板使用激光切割機。激光切割機無切削力，加工無變形，無刀具磨損，材料適應性好。無論是簡單還是復雜零件，都可以用激光一次精密快速成形切割。可實現切割自動排樣、套料，提高了材料利用率，經濟效益好。
激光切割機分類
根據激光發生器的不同，目前市面上大致可分為三種激光切割機：CO2激光切割機、YAG（固體）激光切割機、光纖激光切割機。
CO2激光切割機
CO2激光切割機：可以穩定切割20mm以內的碳鋼、10mm以內的不銹鋼、8mm以下的鋁合金。CO2激光器波長為10.6μm，比較容易被非金屬吸收，可以高質量地切割木材、亞克力、PP、有機玻璃等非金屬材料，但是CO2激光的光電轉化率只有10%左右。CO2激光切割機在光束出口處裝有噴吹氧氣、壓縮空氣或惰性氣體N2的噴嘴，用來提高切割速度和保證切口的平整光潔。為了提高電源的穩定性和壽命，CO2氣體激光要解決大功率激光器的放電穩定性。根據國際標準，激光危害等級分4級，CO2激光屬于危害小的一級。
主要優點：功率大，一般功率都在2000～4000W之間，能切割25mm以內的全尺寸不銹鋼、碳鋼等常規材料、以及4mm以內鋁板和60mm以內的亞克力板、木質材料板、PVC板，切割薄板時速度很快。另外由于CO2激光器輸出的是連續激光，在切割時是三種激光切割機中切割斷面光滑的。
主要市場定位：6～25mm的中厚板切割加工，主要針對大中型企業以及部分純對外激光切割加工企業。由于其激光器維護耗損大，主機耗電量大等無法克服因素，近年來受到光纖激光切割機的巨大沖擊，市場處于明顯萎縮狀態。
YAG（固體）激光切割機
YAG固體激光切割機具有價格低、穩定性好的特點，但能量效率一般低于3%。目前產品的輸出功率大多在800W以下，由于輸出能量小，主要用于打孔和點焊及薄板切割。它的綠色激光束可在脈沖或連續波的情況下應用，具有波長短、聚光性好特點，適于精密加工特別是在脈沖下進行孔加工的情況，也可用于切削、焊接和光刻等。YAG固體激光切割機激光器的波長不易被非金屬吸收，故不能切割非金屬材料，且YAG固體激光切割機需要提高電源穩定性和壽命。需要研制大容量、長壽命光泵激勵光源，采用半導體光泵可使能量效率大幅度增長。
主要優點：能切割其他激光切割機無法切割的鋁板、銅板以及大多數有色金屬材料。機器采購價格便宜、使用成本低、維護簡單，大部分關鍵技術已被國內企業所掌握。配件價格及維護成本低，且機器操作維護簡單，對工人人員素質要求不高。
主要市場定位：8mm以下切割。主要針對自用型中小企業和加工要求不是特別高的大多數鈑金制造、家電制造、廚具制造、裝飾裝潢、廣告等行業用戶，未來可能逐步取代線切割、數控沖床、水切割、小功率等離子等傳統加工設備。
光纖激光切割機
光纖激光切割機可以通過光纖傳輸，柔性化程度空前提高，故障點少、維護方便、速度快，在切割4mm以內薄板時具有很大優勢，但是受固體激光波長的影響，其在切割厚板時質量較差。光纖激光器切割機波長為1.06μm，不易被非金屬吸收，故不能切割非金屬材料。光纖激光的光電轉化率高達25%以上，在電費消耗、配套冷卻系統參數等方面光纖激光優勢相當明顯。根據國際標準，光纖激光由于波長短，對眼睛傷害很大，屬于危害大的一級。出于考慮，光纖激光加工需要在全封閉的環境進行。光纖激光切割機作為一種新興激光技術，普及程度遠遠不如CO2激光切割機。
主要優點：光電轉換率高、電力消耗少、能切割12mm以內的不銹鋼板、碳鋼板，是這三種機器中切割薄板速度快的激光切割機。割縫細小、光斑質量好，可用于精細切割。
主要市場定位：12mm以下切割，尤其是薄板的高精密加工。主要針對加工精度及效率要求極高的廠家。估計伴隨著5000W及以上激光器的出現，光纖激光切割機終會取代CO2大功率激光切割機的大部分市場。
激光切割方式
圖1所示為激光切割的三種方式。
圖1 激光切割方式
激光熔化切割
⑴激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去。因為材料的轉移只發生在其液態情況下，所以該過程被稱作激光熔化切割。
⑵激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫，氣體本身不參與切割。
⑶激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。
⑷大切割速度隨著激光功率的增加而增加，隨著板材厚度增加和材料熔化溫度增加而成反比例地減小。在激光功率一定的情況下，限制因素是割縫處的氣壓和材料的熱傳導率。
⑸激光熔化切割對于鐵制材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。對于鋼材料來說，會產生熔化但不到氣化的激光功率密度，激光功率密度在104W/cm2～105W/cm2之間。
激光火焰切割
激光火焰切割與激光熔化切割不同之處在于其使用氧氣作為切割氣體。借助于氧氣和加熱后金屬之間的相互作用，發生化學反應使材料進一步加熱。對于相同厚度的結構鋼，采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
另一方面，該方法和熔化切割相比切口質量更差。實際上生成了更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加熱影響區區域和更差的邊緣質量。
⑴激光火焰切割在加工精密模型和尖角時是有缺陷的（有燒掉尖角的危險）。可以使用脈沖模式激光限制熱影響區。
⑵所用的激光功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下，限制因素是氧氣的供應和材料的熱傳導率。
激光氣化切割
激光氣化切割過程中，材料在割縫處發生氣化，此情況下需要非常高的激光功率。為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上，材料厚度一定不要大大超過激光光束直徑，該加工因而只適合用在沒有熔化材料排出的情況下。該加工實際上只用于鐵基合金很小的使用領域。
該加工不能用于木材和某些陶瓷，這些材料通常要達到更厚的切口。
⑴激光氣化切割中，優光束聚焦取決于材料厚度和光束質量。
⑵激光功率和氣化熱對優焦點位置有一定的影響。
⑶板材厚度一定的情況下，大切割速度反比于材料氣化溫度。
⑷所需激光功率密度大于108W/cm2，取決于材料、切割深度和光束焦點位置。
⑸板材厚度一定的情況下。假設有足夠的激光功率，大切割速度受到氣體射流速度限制。
激光加工過程
加工過程指激光光束、加工氣體和工件之間的相互作用。圖2所示為加工參數。
圖2 加工參數
切割過程
在進行切割之前，激光必須將工件加熱到材料熔化和氣化所需的溫度。
切割平面由一個幾乎垂直的平面組成，該平面吸收激光輻射加熱并熔化。在激光火焰切割中，進入割縫的氧氣流進一步加熱熔化區，達到接近沸點溫度，產生的氣化把材料移走。同時借助加熱氣體，液化材料從工件下部排出。
激光熔化切割中，液化材料隨氣體排出，該氣體保護割縫以防氧化。連續的熔化區沿著切割方向逐漸滑移，因而得到一條連續割縫。激光切割過程許多重要活動發生在該區域，對這些活動的分析可以得到激光切割的重要信息，可以計算切割速度并解釋牽引線特性的形成。
材料特性
在工件上進行切割的結果可能出現整潔的切口，或者相反，存在邊緣粗糙或過燒情況。
影響切割質量重要的因素有。
⑴合金成分。
合金成分在一定程度上影響著材料的強度、比重、可焊接性、抗氧化能力和酸性。鐵合金材料中的一些重要元素有碳、鉻、鎳、鎂和鋅等。
碳含量越高，材料越難切（臨界值認為是含碳0.8%）。以下型號碳鋼用激光切割效果很好：St 37-2，StW 22，DIN 1.203。
⑵材料基本微觀結構。
一般來說，組成材料的顆粒越細，切割邊緣質量越好。
⑶表面質量和粗糙度。
如果表面有生銹區域或氧化層，切割的輪廓將不規則并出現許多破損點；要切割波紋板，就選擇大厚度切割參數。
⑷表面處理。
常用的表面處理有鍍鋅、涂漆、陽極電鍍或覆蓋分層塑料膠片。用鋅處理過的板材易在邊緣出現掛渣。對于涂漆的板材，切割質量依賴于所涂產品的成分組成。
有分層材料涂層的板材非常適合激光切割。為了使電容式探測無故障工作，讓分層涂層得到優粘合（避免產生浮泡），分層邊必須總是在切割工件的上部。
⑸光束反射。
光束在工件表面如何反射取決于基本材料、表面粗糙度和處理方式。一些鋁合金、銅、黃銅和不銹鋼板材具有高反射率特點。切割這些材料時，要特別注意調節好焦點位置。
⑹熱傳導率。
焊接時，低熱傳導率的材料和高熱傳導率的材料相比，需要更小的功率。比如對于鉻鎳合金鋼，所需的功率要小于結構鋼，加工產生的熱吸收也更少。又比如銅、鋁和黃銅這些材料焊接時會散失掉一大部分吸收激光產生的熱，因為熱從光束目標點處傳導開了，所以熱影響區的材料更加難熔化。
⑺熱影響區。
激光火焰切割和激光熔化切割會導致切割材料邊緣區域發生材料變異。關于熱影響區域的范圍與基本材料厚度之間的關系，表1列出了一些參考數值。
表1 材料厚度與熱影響區域的關系
從表中可以了解：⑴加工低碳鋼或無氧鋼時，熱影響區淬火現象減少了；⑵高碳鋼（比如Ck60）會出現邊緣區域變硬現象；⑶硬軋鋁合金的熱影響區會比其余部分稍微軟一些。
激光切割機是將激光器發射出的激光，經光路系統，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件達到熔點或沸點，同時與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與工件相對位置的移動，*終使材料形成切縫，從而達到切割目的。激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統的機械刀，具有精度高、切割快速、不受切割圖案限制、自動排版節省材料、切口平滑、加工成本低等特點，將逐漸改進或取代傳統金屬切割設備。激光刀頭的機械部分與工件無接觸，在工作中不會對工件表面造成劃傷；激光切割速度快，切口光滑平整，一般無需后續加工；切割熱影響區小，板材變形小，切縫窄（0.1～0.3mm）；切口沒有機械應力，無剪切毛刺；重復性好，不損傷材料表面，數控編程，可加工任意平面圖，對幅面很大的整板切割，無需開發模具，經濟省時。一般來講，建議30mm以內的碳鋼板、20mm以內的不銹鋼板使用激光切割機。激光切割機無切削力，加工無變形，無刀具磨損，材料適應性好。無論是簡單還是復雜零件，都可以用激光一次精密快速成形切割。可實現切割自動排樣、套料，提高了材料利用率，經濟效益好。
目前，鈑金加工性價比*高的就屬金屬激光切割機，使用壽命會長達數萬小時之久，而且在使用的過程當中除了人為因素以外，系統本身的故障率很小，即使在長時間的工作壓力之下，也不會產生任何震動或者其他的不良影響，相比于CO2激光系統的反射鏡和諧振腔需要定期維護，實在是省下了不少維護成本。
適用范圍寬廣，行業應用顯著
眾所周知，由于金屬材料的使用越來越多，因此光纖激光切割機的使用范圍也越來越廣泛。在鈑金加工、航空、電子、電器、汽車、精密配件、工藝禮品、廚具等行業都會應用到這款專屬的金屬激光切割機。不難發現，在加工行業發展迅速的今天，不銹鋼、碳鋼、鋁、鍍鋅板、鐵等金屬材料也能進行快速、準確、益的雕刻切割。
明顯的加工優勢，激光設備的飛躍
那么，為什么這么多人選擇先進的光纖激光切割機呢？在科技不斷發展的今天，只有源源不斷的進步，跟隨時代的發展，才能夠有力地占據市場的主導位置。首先，我們都知道，光纖激光切割機的精度高、速度快、切縫窄，所以切出來的表面光滑無毛刺；其次，因為切縫很窄，熱影響區較小，不與金屬材料表面直接接觸，所以工件極少會出現機械變形。
在形狀、厚度、材料不一的金屬加工行業里，有著這樣先進、高科技、高質量的鋼板激光切割機。光纖激光切割機，這絕 對是鈑金加工的一個質的飛躍。
如何將工業機器人與數控機床融合應用
隨著我國裝備制造業轉型升級，在市場需求和技術進步雙重作用下，近幾年來工業機器人與數控機床集成應用發展很快，應用的形式不斷擴展，對當前機床智能化潮流帶來新的促動，對我國機床工具行業的轉型升級也必將起到有益的推動作用。
鑒于機器人研制以及與機床集成應用的發展現狀，相關企業應如何建立有效的組織聯絡機制，以加強溝通與合作，兩個行業融合發展該建立怎樣的技術規范與標準，以充分做到資源共享與優勢互補，并形成產業發展的合力!
機器人產業正迎來黃金發展機遇期，如何推動工業機器人產業和機床工具產業的融合發展，如何做到工業機器人與數控機床的互為集成應用，已成為當前現代裝備制造業產業升級的重要話題。 機床制造過程中許多崗位主要依賴工人的體力和技能，生產效率低、勞動強度大、缺少熟練技工人才，難以保障產品穩定性和一致性，促使機床行業越來越多地采用工業機器人及智能制造技術來改造傳統工藝流程。以往，昂貴的進口機器人和生產線主要在汽車等少數行業使用，在機床行業等裝備制造業領域應用比例偏低，很大程度上制約著國內機床行業自動化程度的提高。
1兩大產業現狀
經過“十一五”、“十二五”兩個五年計劃，十年磨一劍，中國數控機床產業發展已進入中檔規模產業化、小批量生產的階段，產業整體水平基本具備國際競爭力。數控系統作為數控機床的控制大腦，國產數控系統廠家已經掌握了五軸聯動、小線段插補、動態誤差補償等控制技術，也研制出高性能、大功率伺服驅動裝置，自主研發促進技術創新與進步，也萌生了工業機器人產業的雛形，催長產業發展。
當前，數控系統研制企業、機床整機企業、自動化應用集成商，甚至房地產資本大鱷們，都在嘗試進入機器人領域，掀起了一股機器人產業投資熱。讓人擔慮的是，政策過度引導帶來的“圈地套惠”、產業過度投資帶來的產能過剩、缺乏創新驅動帶來的低端同質化競爭等，都將把機器人產業帶入無序發展。值得思考的是，什么樣的企業適合研制工業機器人? 如何機器人產業的整體質量?總的來說，具有數控系統的基礎，控制系統、伺服電機、伺服控制系統都能夠批量生產的企業具有一定優勢。日本FUNAC公司的產業推進路線，就是一個成功的典型案例，值得借鑒與參考。
國內已有幾家數控系統企業紛紛進入工業機器人產業，走在先的廣州數控，自2006年起規劃研制工業機器人產業，已走過8個年頭。借助自身控制器、伺服驅動、伺服電機產品生產積累的經驗，已完成工業機器人系列化的全自主開發，產品覆蓋了3~200kg，功能包括搬運、機床上下料、焊接、碼垛、涂膠、打磨拋光、切割、噴涂、分揀、裝配等。
隨著用工成本上漲、技能人才缺少、高危環保、高強度作業等問題的凸顯，工業機器人參與生產制造已被廣泛認知和不斷使用，成為社會關注的焦點。政府更是借此促進產業轉型升級，企業用其開展技術改造，轉變生產方式，提高作業效能。然而，中國的機器人保有量不大，民族品牌尚在培育中，綜合競爭力有待。那么，機器人行業將以什么樣的模式向前發展?筆者認為，現階段更需要機器人整機企業、機器人關鍵部件供應商、機器人集成商產業鏈的協同發展。 2機器人與數控機床融合的集成方式
在數控機床加工應用領域，本土機床上下料機器人與數控機床的融合應用已在先端發展之列。從行業應用層次來看，也發生較大改變：
(1)工作島：單對單聯動機加、單對多聯機加工。
(2)柔性制造系統(FMS)：基于網絡控制的柔性機加線，應用PLC控制平臺，通過工業以太網總線方式，將多臺機器人、多臺數控機床及其輔助設備進行聯網組線，按節拍進行有序自動生產。
(3)數字化車間：借助CADCAMCAPPSMES輔助生產工具、物流技術及傳感技術，具備生產過程監控、在線故障實時反饋、加工工藝數據管理、刀具信息管理、設備維護數據管理、產品信息記錄等功能，滿足無人化加工需求，實現加工系統的生產計劃、作業協調集成與優化運行。
(4)智慧工廠：借助智能化車間布局和ERP信息化管理系統，將大限度地給傳統生產方式帶來革新。信息管理系統的數據庫可以通過網關與各種外部的信息系統進行接口，將車間接入ERP系統，查詢車間生產狀態，實現企業資源的配置;借助其短信平臺、郵件平臺，可以向管理員進行設備故障、生產進度等信息的實時匯報。 3工業機器人與數控機床融合發展的途徑
1.加工制造方面
機器人參與機床結構件加工制造以實現自動化，專用機床服務于機器人專用減速機的精密加工，加工工藝質量及批量生產效率等等，具有很大的融合發展空間。借助雙方企業的戰略合作，機器人企業可借助機床廠家的制造與工藝技術能力實現以下目標：
(1)面向機器人的本體鑄件、減速機結構件，共同研究形成批量精密制造技術，提高機器人批量化生產能力和工藝水平，攻克可靠性、一致性技術，實現、穩定、精密的節拍生產。
(2)面向機器人工裝、夾具，機加生產線的集成能力，借助各大機床廠的廣大終端客戶渠道資源，委托推廣應用機器人。
(3)研發面向機床單機及生產線上下料和零部件搬運、鏟刮、倒角、拋磨、焊接、噴涂(粉)等自動化、柔性化生產急需的工業機器人，機床企業與工業機器人企業共同研制，實現整機零部件的自動加工，推動機床生產制造技術水平。
(4)工業機器人機械本體的關鍵零部件，如轉盤、大臂、箱體、支撐套、小臂、腕體等，尺寸精度和形位公差均要求較高，對機械加工設備、工裝夾具、量檢具等都有很高的要求;機器人減速器的擺線齒殼、行星針輪、偏心軸及行星架等關鍵零件的結構優化和加工，目前國內的加工設備、裝配工藝、精度檢測等還難以達到。但立足使用國產數控機床及工具設備完成相關加工，則有助于提高我國高端精密機械零部件設計及加工水平，促進國產數控裝置與國產數控機床的應用和發展。 2.在集成應用方面
機床上下料機器人實現機加柔性生產線將是便捷有效的推廣方式。國內數控機床保有量約200萬臺，機器人企業首推應用機床上下料柔性機加生產線，將會有很大的市場需求，并且也有利于助推機床制造、機器人等機械零部件走向自動化、數字化、網絡化的生產方式，可實現過程智能控制、信息化管理，能提高生產效率與產品質量，提高工藝管理水平，直至推動裝備制造業的整體水平。例如，廣州數控與大連機床、寶雞機床等機床廠家形成戰略合作關系，共同研發機器人專用加工機床、加工工藝技術應用、機器人機加自動柔性生產應用等項目，促進了雙方互相融入各自產業應用。
國產機器人和機床工具行業與國際先進水平存在差距，尤其作為新興產業的工業機器人，起步晚于國內機床產業，無論制造工藝水平、控制系統，還是集成應用經驗;無論技術標準成熟度，還是專業人才擁有程度，都制約當前的發展速度，尚需在摸索中尋求進步。但我們相信，兩者的深度融合，對于提高中國裝備制造業的綜合競爭力具有重大意義。
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