500W光纤激光切割机技术方案.doc

H3015MF-IPG500光纤激光切割机技术方案中功率光纤激光切割机技术方案H3015MF-IPG500 佛山市宏山激光技术有限公司 公 司：佛山市禅城区季华四路创意产业园12座2楼工 厂：佛山市禅城区轻工三路南七街二号电 话86170777 传 真系人：常先生 手 机 址： H3015MF-500技术方案目 录一、 公司简介1.1公司概况1.2核心技术1.3服务网络1.4领导关怀二、 H3015MF数控光纤激光切割机简介 三、 技术参数四、 H3015MF数控光纤激光切割机设备配置功能4.1光纤激光器4.2数控系统 4.3套料软件4.4光纤激光切割机主机4.5切割头与随动部分五、 切割工艺参数及消耗成本分析5.1 切割工艺参数表5.2 设备运行成本六、 安装服务 6.1 安装调试 6.2 包装运输 6.3 设备验收 6.4 技术培训 6.5 售后服务 一、公司简介1.1 公司概况佛山市宏山激光科技有限公司是一家专业从事中小功率激光切割雕刻机研发、生产、销售的高新技术企业。随着激光行业数十载的市场竞争、价格竞争，公司已逐步发展、壮大。为了更佳适应未来的市场需求，公司求存变异、革陈创新，采用意大利工业制造理念，模块化、工业化的中、意技术合作标准设计，改变传统工艺的制造流程，变更陈旧的技术组件，运用新异的美学视角，以更加快速、精细化的生产制造，为全球用户打造全新的第二代中小功率激光切割设备。为多行业的激光加工提供更精湛的技术服务和解决方案。 佛山市宏山激光科技有限公司坚持“做中国一流的激光设备供应商”为企业宗旨，秉承“精益求精，持续改善”的品质理念; “为客户创造价值”的服务理念;“首先卖信誉，其次卖产品”的营销理念，为发展中国的激光事业做持续的努力。 1.2 核心技术国内专利与软件著作权 1.3 服务网络数控激光切割机集机械、电控、光学、软件等专业技术于一体，更整合了气路、水路、润滑等系统，整机上千种零件组装而成。任何工业系统包括都有可能出现故障，光纤激光切割机也可发生。但请您不要顾虑因为我们有同行最好的服务意识，拥有一支最庞大最完善的服务网络队伍，多名最敬业的专业技术人员将为您提供最专业、最及时、最优质、最满意的售后服务。二、H3015MF数控光纤激光切割机简介激光切割是现今人们所掌握的各种切割技术中最好的切割方法，激光切割的优势在于: 热变形小、切割精度高、噪声小、无污染、易于实现自动切割 、虽然初期投资大(劣势)，但加工成本比机械加工要少50% 。激光切割作为一种先进的制造技术，具有应用范围广、工艺灵活、加工精度高、质量好、生产过程清洁以及便于实现自动化、柔性化、智能化和提高产品质量、劳动生产率等优点。光纤激光器是近几年激光领域里极其关注的热点，在加工领域光纤激光器有迅速替代传统的YAG、C02激光器的趋势。人们普遍认为,中功率光纤激光器将是第三代最先进的工业加工激光器。光纤激光器具有许多独特的优点：光束质量好;体积小,重量轻,免维护;风冷却简单易操件;运行成本低,可在工业环境下使用;寿命长、加工精度高、速度快;电能转化效率高,可以实现智能化、自动化、柔性化操作等。从整个激光技术的发展来看，光纤激光代表了激光的发展方向和趋势，其在工业、国防等领域有着重要的应用前景。H3015MF是佛山市宏山激光科技有限公司最新研制开发的具有国际水平的中功率光纤专用数控光纤激光切割机。H3015MF-500激光切割机的外观图切割样品不锈钢2mm 本公司生产的H3015MF型光纤激光切割机，采用具有国际先进技术的德国IPG公司中功率光纤激光器，配备进口高精密丝杆与直线导轨等高效传动机构，通过先进的HI800数控系统(德国PA)，集合而成的精密数控光纤激光切割机，是集激光切割、精密机械、数控技术等学科于一体的高新技术产品，该机动态性能好，伺服响应快，配以中功率光纤激光器，实现较高的切割效率。主要用于碳钢板、不锈钢板、铝合金等金属材料的切割和成形是金属材料加工行业的首选切割机型。适用材料和行业应用 应用行业：金属切割、电气开关制造、电梯制造、家用电器制造、厨具制造、工具加工、等多种机械制造加工行业。 适用材料：专业用于切割多种薄金属板材,优质切割0.55mm碳钢板，0.53mm不锈钢板，还可切割铝合金板、镀锌板、电解板、硅钢、钛合金、镀铝锌板、薄黄铜板等多种金属材料。H3015MF产品特点：1该机采用动龙门式结构，进口高精密丝杆及直线导轨，传动平稳，精度高。2床身与移动梁均采用整体焊接结构，退火后进行粗加工，然后再进行振动时效处理，可以完全消除焊接及加工的应力，刚性好、精度高、可保持长时间使用不变形。4X、Y、Z轴均采用日本进口伺服电机，高精度、高转速、大扭矩、大惯量、性能稳定耐用。保证了整机的高速度及加速性。5采用基于Windows操作系统的HI800光纤激光切割机专用数控系统，集成了很多激光切割控制专用功能模块，功能强大，人机界面好，操作简单。6FAST CAM专家版套料软件，是数控切割机实现“全时切割、高效切割和高套料率切割”的核心技术，是有效节省材料，提高切割效率的根本保证。7切割头选用美国Lasermech公司生产的光纤激光专用切割头以及电容式传感，感应精度高、反应灵敏、性能最为稳定可靠。8德国进口高精度电控比例阀，精确控制切割辅助气体的气压，以达到最佳的切割效果。三、技术参数机器的主要技术指标如下表序号性 能 指 标 参 数备 注1加工幅面（长宽）3000mm1500mm2X轴行程3050mm3Y轴行程1525mm4Z轴行程120mm5X/Y轴定位精度0.05mm/m6X/Y轴重复定位精度+0.05mm7最大速度60m/min8最大加速度0.5G9机床重量5000Kg10数控系统：HI80011工作台最大载重：500kg12相数：313电源额定电压：380V14频率：50Hz15总电源防护等级：IP54四、H3015MF-500数控光纤激光切割机系统配置H3015MF-500光纤激光切割机是光、机、电、控制技术在工业应用上的完美结合，主要由光学系统(激光器)、控制系统(CNC数控系统)、运动系统(主机)、水冷系统(冷水机)、排烟(抽风机)和吹气保护系统(空压机冷干机)组成。H3015MF-500机床组成图整套中功率光纤激光切割机系统主要配置序号型 号名 称数量备注1H3015MF中功率光纤激光切割机机床1套宏山2YLR-500激光器1台德国IPG3标配冷水机1台4标配除尘风机1台5标配空压机1台6标配冷冻干燥机1台 720KVA稳压电源1台4.1 光纤激光器 H3015MF-500光纤激光切割机采用世界一流、全球最大的光纤激光制造商IPG Photonics公司的YLR-500型中功率纤激光器。YLR-500激光器特点: 光纤激光器是国际上新发展的一种新型固体激光器，它具有散热面积大、光束质量好、体积小巧等优点。光纤激光器由于光路可盘绕，光路占用空间较小，在采用单芯结半导体泵浦激光器做泵浦源的情况下，泵浦激光器可分散安装，具有很好的散热特性，在安装密度不高的情况下，采用风冷即可，在安装密度较高的情况下，只需少量通水即可满足散热要求，因此，全光纤激光器的体积比同样输出功率的气体和固体激光器系统更小，重量更轻。IPG YLR-500光纤激光器YLR-500技术规格：光学参数单位YLR-500运行模式CW,QCW中心辐射波长nm1070-1080标准输出功率W500光束质量mm*mrad6调制速度kHz5传输光纤直径50输出功率稳定度(长期)%2电源VAC400-460功耗kW2冷却水最大消耗M3/h0.3尺寸（W*D*H）Mm700550120重量kg3主要特点: 卓越的光束质量（BPP） 全功率范围内恒定的BPP 使用长焦距依然可以获得很小的光斑 电光转换效率25% 免维护运行 模块化设计，“即插即用” 外形小巧，安装方便 泵浦源使用寿命 5万小时 4.2 数控系统H3015MF型光纤激光切割机采用德国著名数控系统公司Power Automation (简称PA)内核的HI800数控系统，PA数控系统代表着最专业的激光加工数控系统。结构紧凑、模块式的HI800系列CNC以其良好的性价比满足了用户使用高性能数控系统的需求。 开放式系统：真正先进的开放式数控系统，允许用户集成第三方的专业软件或技术到系统中。同时提供一系列的开放式工具，使得用户可以任意定制自己的个性化界面和自己所需要的特殊功能。 构架合理：先进的系统设计架构，所有的系统软件全部运行在主PC处理器上,而非传统的双CPU设计思想。 技术领先： 基于PC平台的CNC技术应用，已经有20多年的经验。所有功能均以模块化的形式对用户开放，而不需要进行任何的硬件改动。 性能优越： 完善的五轴联动和坐标变换功能，可进行复杂的多轴多通道协调控制，满足各类数控设备的应用需求。 运算高速： 优化的控制算法，可确保1微米分辨率下实现240米/分的高速控制，是高速、高精度数控机床的最佳选择。 功能完美： 提供丰富的功能选项，针对应用领域进行功能优化配置，达到最完美的性能/价格统一。 界面友好： 专用数控实时内核，攻克了Windows操作系统平台上的实时控制难题，在保障数控系统的优异实时性的基础上，突显了系统操作简便界面友好的特性。4.3 套料软件：FastCAM专家版套料软件采用澳大利亚FastCAM软件。工件套料图FastCAM自动编程套料软件是专门为数控切割机开发，在计算机上使用的画图编程套料软件。主要功能包括CAD画图、DXF/DWG优化处理、交互式套料、自动编程，以及切割模拟校验和成本计算。FastCAM套料软件最突出的三大套料功能是交互式套料，共边切割连续切割，以及剩余钢板的套料。是数控切割机实现“全时切割、高效切割和高套料率切割的核心技术，是有效节省钢材，提高切割效率的根本保证。FastCAM自动编程套料软件是专门为数控切割机开发，在计算机上使用的画图编程套料软件。该软件能够对下料车间和下料过程的全面计算机管理，包括优化计算，数控切割，生产管理以及财务和成本管理，具有自动套材、小件填充、大小件嵌套功能，直接由DXF图形文件转换生成NC程序。 44 光纤激光切割机主机机床主机部分是整个光纤激光切割机的最主要的组成部分，光纤激光切割机的切割功能和切割精度都是由主机部分来实现的。主机部分由床身、运动梁、工作台、Z轴装置、操作控制部分，气路水路等部分组成。通过数控系统控制X、Y、Z轴交流伺服电机，从而带动切割头实现稳定，可靠，高速往复运动，X方向的运动行程为3050mm；Y方向的运动行程为1550mm；采用全封闭式防尘装置，其中防尘罩重量轻，运行可靠；X、Y轴直线导轨均采用原装进口的精密产品，采用光电传感器等精密定位部件，有效地保证了传动的精度；Z轴采用伺服电机带动丝杠传动；行程两端有限位开关控制行程，同时辅以两侧的弹性缓冲垫，有效地保证了机床运动的安全性；机床配有润滑装置，定期向床身，横梁，各个轴部分的运动部件添加润滑油，保证运动部件在良好的状况下运行，提高其使用寿命.a、 床身部分: 床身采用整体焊接的方式，退火消除内应力后进行加工，其流程为焊接去应力退火粗加工振动时效精加工，较好地解决了因焊接及加工而产生的应力，从而大大地提高了机床的稳定性，能长时间保持机床的精度。 通过数控系统控制其伺服电机驱动运动梁实现X方向的往复运动，实现快速移动和进给运动，运动行程为3050mm；丝杆和直线导轨采用封闭的防尘装置。b、 运动梁部分:运动梁也采用整体焊接的方式与床身同样的加工方式保证精度。运动梁安装在床身的成对精密直线导轨上。横梁上面装有优质直线导轨，伺服电机驱动丝杆带动Z轴滑板实现Y方向的往复运动，运动行程为1550mm；同样采用防护罩保护丝杆与导轨。c、 工作台部分: 本机采用单工作台，工作台由焊接框架构成，上面有支撑工件的支撑栅，工作台承重可达500KG；工作台周边设有万向滚珠，工作台侧面安装板料夹紧装置，能牢固地将板料固定在工作台上，使激光切割时板料不会移动；工作台内设有除尘排烟装置，在床身内部设有除尘抽风系统可有效将切割区域烟尘排出。工作台底部装有废料车，方便废料清除。d、 Z轴:Z轴上下装置: Z轴上下装置就是实现切割头的上下运动。切割头的上下运动是由数控系统控制伺服电机，电机驱动滚珠丝杠，带动Z轴滑板上下往复运动来完成的,Z轴行程为120mm；上下两端均采用接近开关控制行程，同时在滚珠丝杠两端有弹性缓冲垫，保证了运动的安全性。Z轴既可以作为一个数控轴进行其单独的插补运动，同时能和X、Y轴联动，又可以切换成随动控制，以满足不同情况的需要。由于Z轴随动也是由数控系统控制的，因此随动的精度高，稳定性好，从而保证了切割的质量。Z轴装置中的电容传感器检测出切割嘴到板材表面的距离后，将信号反馈到控制系统，然后由控制系统控制Z轴电机驱动切割头上下运动，从而控制了切割嘴与板材的距离不变，有效地保证切割质量。切割头有调节焦点的螺母，可根据切割材料的材质和厚度来调整焦点的位置，由此获得良好的切割断面。 e、 气路及水路系统:光纤激光切割机的气路有两部分，一部分为提供给切割头的切割气体，有清洁干燥压缩空气和高纯氧气。另一部分为辅助气体，全部都是清洁干燥的压缩空气。包括气缸使用的气体气体。对于压缩空气而言，用户若有统一气源，则可不必选用空压机，否则应选配空压机,从压缩机出来的气体经过储气罐和冷干机进入气控柜后，经过一套精密空气处理系统，变成清洁干燥的气体，分成两路，一路作为切割气体、一路作为气缸使用气体。其使用压力由对应的调压阀来调整。切割气体分为三种气体：氮气、氧气和空气，并且这三种气体可以通过电磁阀自由选择。其中氮气主要用于切割不锈钢和铝板；氧气主要是用来切割碳钢；空气也可以进行金属切割，该机床具有空气切割薄板（2mm）技术，为客户大大降低了加工成本。要针对不同的材料来选用不同的切割气体。另外在切割气体系统里面由于安装了压力传感器，确保了机床在气体压力不够的时候能及时停止工作，避免了切割零件的作废。其气压阈值可以由压力传感器上部螺钉调节设定。光纤激光切割机的水路系统主要包括两部分：一部分是冷却水从冷水机组出来后，分两路进入激光器，一路进入激光器主机部分，对其进行冷却；一路进入激光器电控箱部分，对其进行冷却；循环后回到冷水机；45 切割头与随动传感器部分 切割头部分采用美国LaserMech光纤激光专用切割头与电容非接触式的高度自动跟踪系统传感器。扩束装置镜腔喷嘴传感器 美国LaserMech光纤专用切割头HSU 2025A传感器EG8030五、切割工艺参数及消耗成本分析5.1设备切割参数（仅供参考）材料厚度 （mm）材料类别最大切割速度 (m/min)辅助气体1碳钢8-9氧气225-3532-2541-15507-1607-09803-051不锈钢8-10氮气23-35303-051铝合金2204-065.2 设备运行成本（仅供参考）5.2.1激光切割设备的消耗项目名称耗电量（KW/H）总功率(KVA)因子总耗电量消耗(元)电力消耗激光器223.323.360%=1414度/小时14元/小时机床主机11冷水机组1.8空压机7.5冷干机0.25除尘设备0.75激光器气体消耗无5.2.2切割辅助气体消耗u 切割碳钢板（以连续加工1mm碳钢板为例）：每小时耗气约0.7瓶氧气，每瓶氧气(压力15.5Mpa,纯度99.5%)约合20元，则每小时辅助气体消耗为： 14元/小时。u 切割不锈钢板或铝合金板（以连续加工1mm不锈钢或铝合金板为例）：每小时耗气约4瓶氮气，每瓶纯氮（纯度99.99%；压力15.5Mpa）约合25元，则每小时辅助气体消耗大约为：100元/小时。说明：如果客户经常切割不锈钢或铝合金，强烈建议客户采用液氮（纯氮99.99%），液氮中罐125公斤，320元/罐，可以使用12小时，320/12=26.7元/小时。液氮（99.99%）的使用价格大概是瓶装纯氮（99.99%）的四分之一，且省去了操作工经常换气的时间和瓶装余气过多产生的浪费。5.2.3其他易耗品u 保护镜片：一月约2片，每片300元，计300小时工作时间，每小时消耗为：(2x300)300=2元/小时u 陶瓷环：一年约2个，每个1800元，计7200小时工作时间，每小时消耗为：(2x1800)7200=0.5元/小时u 切割嘴：每个60元，计300小时工作时间每小时消耗为：60300=0.2元/小时设备运行成本合计（仅供参考）:序号项 目切割碳钢板(1mm)切割不锈钢或铝合金板(1mm)瓶装氮气液氮高压空气1电力消耗14元/小时2激光器气体消耗03切割辅助气体消耗14元/小时100元/小时26.7元/小时04镜片消耗2元/小时5陶瓷环消耗0.5元/小时6切割嘴消耗0.2元/小时合 计（元/小时）30.7116.743.416.7注：1.以上列表中的电价和气价以广东地区价格为参考，各地区价格会有不同；2.切割其它厚度的板材时辅助气体消耗会略有不同3.不锈钢以及铝合金断面要求不高建议使用高压空气切割降低成本（断面颜色微黄）六、安装与服务H3015MF数控光纤激光切割机的安装及操作是遵照GB7247-87激光产品辐射安全、设备分类、要求和用户指南及GB10320-88激光设备和设施的电气安全两个国家标准来执行的。6.1 安装调试a、 公司总负责指导设备的安装和调试。b、 在签订合同后我公司在最短时间了解贵公司的厂房的安装地理位置，确定设备的具体安装位置。并在合同生效后7个工作日内提供设备地基图。c、 安调调试前，贵公司应根据我公司提供的设备基础图纸做好设备地基，确保安装场地的配备符合设备安装要求。d、 贵公司在完成设备地基建造，货物到达需方交货现场后，我公司人员即自带必要工具进行设备的安装调试工作，并在15天内负责完成设备的安装、调试、技术指标测试、试车、培训、验收并交付用户使用。e、 安装调试及所派人员的一切费用由我公司自己承担。f、 合同中所提供的所有设备全部由我公司负责完成安装及调试。设备安装调试完成后，我公司先对设备进行自检并在各项技术指标达到合同技术要求后，供需双方再对设备进行验收及使用。g、 在安装调试过程中我公司的技术人员将对需方说明设备的安装步骤和应该注意的事项，安装的每一件设备应作安装详细记录。一切在安装过程中造成的设备损坏，责任均在我公司。6.2 包装运输a、 标准木箱包装，适用长途汽车运输，防潮、防锈、防震。适用于整体吊装，并注明起吊重心和吊装部位。b、 运输方式：汽车运输，由我公司负责全部职责，包括运费和保险。c、 每件包装箱内附一份详细装箱单和质量合格证。在包装箱中附有设备说明书及其它所有文件和资料。装箱单在包装箱外，合格证在包装箱内。d、 交货地点为贵公司需要的安装现场。6.3 设备验收a、验收标准按照我公司和贵公司签订的合同里面的技术协议验收。b、最终验收我公司完成设备的安装、调试和自检后，在需方现场进行验收，内容包括：1）对全部货物的数量、型号规格、功能、技术指标等进行检验验收。2）对双方认可的典型样件进行激光切割加工。3）双方做好验收情况的记录，并对验收结果给出评价，由双方签字认可后方可进行性能考核。c、最终验收的其它说明1）如因场地辅助设施故障(电源、周边环境等)和环境不符合设备正常