（东莞市大鹏激光科技有限公司 广东东莞 523000）
摘要：作为先进的制造技术之一，激光切割以其速度快、精高度、柔性切割、加工异型、成形快等优点被广泛应用在制造行业。但在这个过程中，也出现了一些亟待解决的问题，为此，本文主要探讨了高效激光切割FMS。
关键字：激光切割；高效；FMS
自动化、高精度、高效率是现代机械加工的主要发展目标，随着控制系统的快速进步和发展，FMC等加工装置也越来越完善。同时，激光切割也以其特殊的加工柔性被广泛应用在切割加工FMS上，由此便产生了高效激光切割FMS。
1 选择FMS
随着激光切割任务的增多，美国某板材加工公司以前的设备现已无法满足生产所需。鉴于此，该公司考虑通过2台激光切割机，建立一个柔性制造系统，以提升生产率。
这条FMS以2两台切割机为核心，是最新开发的一种设备，有机结合了刚性与精密性，以满足高水平的切割需要。为了最小化激光束扩散，该机床选用了定长光束，通过固定光束，可以在工作台上所有部位，均匀完成切割，且方便确定切割条件。同时还将焦点功率增加了，降低了运行消耗。该激光器功率大，能切割各种厚度的板材，精度高、切割面质量优异。配备先进的CNC系统，机床能储存多个程序。通过专用的控制系统，可以自动对激光加工参数进行调整，避免了人工调整。这种机床还可以算出工件切割时间，乃至提醒操作人员注意自诊的故障。在柔性制造系统中，这两台激光切割机可以加工较大尺寸的板材，且各有一个一级安全罩，用于罩住床身，可将切割中的闪光、烟尘等封住。
储料塔在该系统中十分突出，具有连续给激光切割机进行供料的重要作用，避免了更换工件的劳动消耗与停机。储料塔包括l0格，可储存板材22700kg/格。当一批或以上加工完成后，某种板材被需要时，通过外形轮廓控制器将指令发出，通过升降机，取出该料架，再送至底部，然后推至储料塔前。通过FMS上的运料系统，能从此处取料，然后送至激光切割机。
在上、下料系统中，有一个上料装置（带吸盘），并和一个下料装置进行联动。上料中，上料装置移至第一台切割机与储料塔间的料架上方，将一张板吸起并送至切割工作台。而下料装置的齿移至切割好的板下，从工作台提升并移开工件和废料，以方便上料装置安放一张新板。当加工完板后，下料装置将其送至堆料台。完成上述整个循环约需要35s，而运送切割完的板至堆料台约需要1.5min。
如果时间允许，则FMS操作人员还会分离工件与废料，将工件送到附近折弯机执行成形加工。操作工人通过输出的排样单，了解排列工件的情况，包括件号、数量等，以避免发生混乱，尤其是加工相似产品时，混乱极易出现。
外形轮廓控制器也是FMS的一个重要部分，控制所有的运送装置，并将切割程序输出，按板厚、数量、材料、日期等，执行排样储存程序。同时从管理上，提供所需数据。在这条FMS线上，该公司采用了分级控制系统，该系统应用较易学会和掌握其。
2 FMS加强了生产能力的提升
以前该公司有激光加工机2台，工作实行三班制，一周工作5天，一周的工作时间总共有30个班，一班八小时。相较于添置单独的2台激光切割机，激光加工FMS具有高得多的效率，进而大大提升了该公司的生产能力。
在周休日，激光切割FMS也可以实现无人看管运行，所以，一周能完成42个班，生产能力相当于140％的单独运行2台激光切割机，且实际时还要高得多，由于激光切割FMS每台的平均生产率比单独一台的机床高。
激光切割机带有双工作台后，生产率比普通激光切割机高。然而，仍然无法与激光切FMS媲美。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种双工作台切割机进行作业时，当切割机切割其中一个工作台上放置的板材时，则操作工人同时取下另外一个工作台上，完成切割的工件，并放置一块新的板材。同时还可以快速交换再两个工作台，即切割机能持续执行工作。上述方式十分有利于长时间执行单一的加工任务。然而，当完成一批加工任务后，在加工另一批时，则必须更换材料，并在CNC机床系统中，输入新的程序，此时则必须停止机床作业。
而通过FMS则能避免这种情况出现，可将22700kg的材料储存在储料塔上，而且柔性线还能储存不同种类的产品加工程序。当加工完一批产品时，会自动将剩下的板材运回储料塔，自动将下批加工所需的板材运来线上。这时在机床上也输入了新的加工程序，而激光切割机也能再进行切割，不会浪费任何时间。在计划中，操作工人还能加入新的工作，或迅速调整计划，以执行后续工序。即只需储料塔有相应的材料，则FMS便能正常作业。
每一批4540kg板材加工完时，会停一下柔性线。此时操作工人运送完成切割的工件至堆料台，之后按一下按钮，重新启动柔性线，开始加工下一批4540kg板料。按工件的复杂度，4540kg板材的加工时长在6～24小时之间改变。因为FMS实现了无人化生产，在星期五晚上，准备周休时，工人会将大批量的加工工件，在FMS上加以安排。待到下周一上午，再在堆料台上，堆放加工完的工件。
大批量的工件自然有利于生产安排，而在该公司，大多会小批量加工工件，且将会会逐渐增多。比如，部分使用及时生产模式的用户，一般多次进行小批量，以后还会更加盛行这种订货方式。但FMS对小批量工件的处理效能比单独切割机床要高得多。第一，在材料变换、设置程序时，FMS不必停机，但单独机床随更换次数的增多，会延长停机时间。第二， FMS具有强大的排样软件功能，能在同块板材上，合理安排材质、厚度一样的各种工件。
3 劳动力节约明显
相较于单独的2台激光切割机，FMS能明显节省劳动力。尽管它们各由一位工人执行操作，似乎FMS并不能将劳动力节省。而事实上，针对单独运行的激光切割机，上料每张板及完毕加工后的工件下料，均由手工执行。所以工人们缺乏完成其他任务的时间。而与之相反，FMS实现了自动化上、下料，所以，操作工人在这期间，还能执行其它工作。FMS加工的过程中，操作工人还可以在小车中装入堆料台上的工件，并将其送至折弯机。
因为单独运行的激光切割机，要由工人执行上、下料，所以，周休日只能停机。但FMS能实行无人化生产，在周休日，仍能正常生产。相较于单独的2台激光切割机，每周能多作业12个班，从而节约了一定的工资等。
激光切割FMS生产线，自投产至今，该公司收获了巨大的经济利益。而将来随着订货的逐年小批量化，则FMS将带来更大的效益。尽管该公司也努力获得大批量订货，但是将来定会经常遇到小批量件。所以，制造商也在研究小批量加工也可以实现高效率，而激光切割FMS也在朝该方向努力，并取得了一定的成绩。
4 结语
总之，目前，随着无噪音、经济、精密设备需求量的不断增大，推进了激光加工技术的快速发展。激光切割以其极好的柔性而适合切割加工FMS。而高效激光切割FMS现已产生了巨大的社会经济效益，因而应用前景十分广阔。
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论文作者:钟贞文
论文发表刊物:《科技研究》2018年12期
论文发表时间:2019/3/27
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