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实现一站式加工

来源:荣格 发布时间:2018-11-14 631
技术前沿
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Okuma的Laser EX系列在一台机器中将铣削、车削和磨削与激光硬化和3D打印结合在一起。

自1904年以来,Okuma一直致力于开发可切割金属以制造成品零件的机器。现在,该公司正在扩大其业务——创造可以为精密制造增加或减少材料的机器。借助其最新的“一站式”技术,Okuma的机器能进行多任务处理,为现代化车间带来无与伦比的易用性和灵活性。

MU Laser EX多任务机器能进行铣削、车削和激光金属沉积,而MULTUS Laser EX能进行车削、铣削以及激光硬化和磨削或激光金属沉积。

“在Okuma,我们自己制造机器上的每个主要部件,”Okuma的车床产品专家David Fischer解释道,“众所周知,我们自己提供控制装置、电机和驱动器。在Laser EX机器上,我们与激光技术领域公认的领导者通快公司合作,希望能够为客户提供所有这些功能。“

这个难题的一部分是机器的激光系统。通快TruDisk激光器可在宽功率范围内实现灵活性,并具有出色的光束质量。这台4kW的激光器可为多达6台机器供能,这为复合加工提供了独特的优势,激光器的使用时间仅占总加工时间的一小部分,从而降低了成本,并提高了激光利用率。该系统还提供“动态”的可变控制的激光光斑直径(0.4mm到8.5mm),这提高了激光效率和分辨率。

碟片式激光器设计可以确保较长的激光器寿命,并消除像其他光纤传输的固态激光器相关的风险。即插即用的光纤连接允许使用多种光纤直径,以获得最佳的加工效果。在整个激光器的使用寿命期间,功率稳定性<1%。该激光器可应用于切割、遥控焊接、深熔焊、大面积焊接、钎焊、沉积和激光硬化。

通快增材制造产品经理Frank Geyer表示:“与其他光纤固态激光技术不同,碟片式激光器对背反射不敏感,这使其成为一种加工铝和铜等高反射材料的可靠的工具。”

激光器的功率输出和光束尺寸由Okuma的OSP-P300控制器控制,该控制器可处理机器的所有操作,包括运动控制、激光控制和操作以及粉末进料。

激光金属沉积

该机器可以进行激光金属沉积(LMD),来制造各种形状和尺寸的零件。在过去,Okuma机床总是进行去除材料的工作,而现在激光金属沉积可以将额外的材料添加到零件上,因此可以在原来的表面上(甚至是3D表面)包覆功能性表面或构建结构。

“这是一种成熟的制造工艺,并且在许多行业中得到应用,甚至在航空航天领域也是如此,”Geyer说,“加工各种材料和连接不同材料的能力使其成为令用户感兴趣的选择。”

通过使用LMD,可以同时处理4种不同的材料,用户可以轻松地来回切换。在这个过程结束时,用户可以使用切割工具来进行非常精细的表面处理。另外,由于有保护气体,加工时就不需要受控的真空,因此可以在过程中检查零件。



借助LMD,用户还可以进行金属包覆。这样就不用在成品零部件中全部使用具有所需特性的昂贵材料,而是可以使用较为便宜的基材来根据应用要求定制。例如,如果一个区域需要耐腐蚀性,而另一个区域需要耐磨性,则可以只在这些部位相应地包覆合适的材料。

激光实验室

Okuma开设的Laser EX实验室包括多台机器,可以满足客户的不同需求。该实验室位于美国北卡罗来纳州Charlotte的Okuma总部,能帮助用户测试所推荐的工艺,以确定正确的解决方案。

“我们的目标是,当一个客户购买一台机器并且最终安装在车间时,他们将非常了解如何使用这些设备,并且能获得他们预想中的效果,”Fischer说,“这样能最大限度地降低每个人的风险,特别是对客户而言。”

正是因为这项技术对大多数客户来说都是新技术,所以Okuma创建了这个实验室,这样公司和用户可以共同开发工艺和测试各种方法,以便用户在工厂应用新技术时能将潜在风险降至最低。

安全措施

为了保护机器和用户免受激光和金属粉末的侵害,Okuma在机器中安装了多种安全系统。密封的机器能防止激光辐射和金属粉末。对雾和灰尘的收集非常重要,因此Okuma与Camfil合作,根据特定的机器外壳来提供装置。同时,Nilfisk 118 EXP真空清洁器使用浸入式系统清洁机器内部(从一个装置转换到下一个装置时),以及在更换粉末加料斗中的粉末后进行清洁。

未来的技术

“如果你回顾最初的Okuma机床,再看看Laser EX的推出,你会发现在这之前我们做的一直都是‘去掉材料’,”Fischer说,“因此,这对行业来说真的是一个巨大的变化。现在使用相同的机器可以增加材料,我们第一次能够做到这一点,而这让我们可以做很多令人兴奋的工作。”

机器让用户可以选择他们想要的材料、位置、几何形状,这将让他们能对零件的物理构成进行任何必要的改变。

Okuma MU-8000V Laser EX多任务机器

Okuma MU-8000V Laser EX多任务机器

例如,客户可以在应用中切换材料,并在需要时组合材料。零件的物理构成也可以改变。机器可以铺设固体材料,然后,如果有重量要求或散热问题,可以铺设网状结构以减轻重量或将热传递最小化。

该机器也可以用于维修工作。如果一个零部件磨损,无论是压铸部件还是大型发动机部件,只要将磨损部件放入机器,Laser EX会加上新材料并重新加工零件,使其可以重新投入使用。

即将推出的功能

除了激光金属沉积外,市场上推出的Laser EX系列产品还可以进行激光硬化。对于碳钢材料,它可以让用户只对零件的细微特征进行硬化,以尽量减少变形。零件可以在一台机器上进行加工,不需要多步加工,从机器出来以后直接就能进行热处理,从而缩短了交付周期。

可以通过激光硬化来提升零件的抗磨损性,从而延长使用寿命。由于低的变形水平,零件通常不需要重新加工。Fischer补充道:“使用Laser EX机器可以让零件获得更好的一致性。“

“这项技术带给我们惊喜,”Fischer解释道,“它可以用于许多应用领域,例如维修、包覆以及构建以前难以实现的零件特征。现在借助Laser EX,我们可以更精确地完成这些工作。”

Okuma America Corp.,

www.okuma.com/Americas

Trumpf Inc., www.trumpf.com

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