洪 靜，倪振興，潘文金，郝靜文

（1.江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200；2.江蘇省金屬板材智能裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州 225200）

數(shù)控激光切管機(jī)（圖1）是一種專業(yè)進(jìn)行管材切割加工的設(shè)備，其通過前后卡盤帶動(dòng)管材進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用切割頭相對(duì)于管材軸線以及截面方向運(yùn)動(dòng)合成切割軌跡。相比于傳統(tǒng)管材的鋸切、火焰切割、等離子切割等加工方式，數(shù)控激光切管機(jī)具有切割速度快、精度高、柔性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。近年來隨著市場(chǎng)對(duì)管材切割質(zhì)量要求的提高，以及健身器材、醫(yī)療器械、建筑裝飾等行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)控激光切管機(jī)的需求量快速增加。

圖1 激光切管機(jī)

1 常規(guī)激光切管機(jī)結(jié)構(gòu)分析

當(dāng)前，激光切管機(jī)的主流結(jié)構(gòu)形式為兩卡盤式，如圖2 所示，切割頭位于兩卡盤外側(cè)。由于移動(dòng)卡盤、滾輪卡盤的固有夾持位置以及切割頭中心到卡盤之間的距離，存在一定的尾料，給用戶帶來不必要的管材浪費(fèi)。同時(shí)在加工較長(zhǎng)的成品工件過程中，管材懸出端較長(zhǎng)，即便添加浮動(dòng)裝置進(jìn)行輔助支撐，加工管材精度仍不盡人意。

圖2 兩卡盤切管機(jī)長(zhǎng)成品工件加工示意圖

為解決上述尾料較長(zhǎng)以及長(zhǎng)成品工件加工精度問題，三卡盤切管機(jī)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如圖3 所示。目前主流的三卡盤采用中空三卡方案，即移動(dòng)卡盤加兩個(gè)滾輪卡盤的方案。該方案雖然可顯著減少尾料長(zhǎng)度，但對(duì)于尾端存在孔位的零件難以實(shí)現(xiàn)零尾料切割（圖4）。同時(shí)對(duì)于首個(gè)長(zhǎng)的成品工件，由于三卡盤在切割頭同側(cè)，無法對(duì)成品工件懸出端進(jìn)行有效支撐，切割精度難以保證。在成品工件落料方案上，該三卡盤方案存在難以自動(dòng)落料問題。

圖3 中空三卡盤切管機(jī)首個(gè)長(zhǎng)成品工件加工示意圖

圖4 中空三卡盤切管機(jī)工件末端加工示意圖

2 三卡盤零尾料激光切管機(jī)

為解決當(dāng)前兩卡盤切管機(jī)以及中空三卡盤切管機(jī)存在的弊端，本產(chǎn)品創(chuàng)新采用了拉料式三卡盤結(jié)構(gòu)，如圖5 所示，配備拼裝式浮動(dòng)托板，每組浮動(dòng)托板可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的升降浮動(dòng)動(dòng)作，同時(shí)可獨(dú)立的進(jìn)行翻轉(zhuǎn)落料。本產(chǎn)品在保證長(zhǎng)成品工件切割精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)零尾料切割，并實(shí)現(xiàn)成品工件自動(dòng)落料。

圖5 三卡盤零尾料切管機(jī)整機(jī)布局圖

本產(chǎn)品在傳統(tǒng)的兩卡盤的基礎(chǔ)上，在下料區(qū)域增加了拉料卡盤。如圖6 所示，在成品工件長(zhǎng)度大于某個(gè)設(shè)定值時(shí)，拉料卡盤移動(dòng)夾持管材，三卡盤同時(shí)夾持管材進(jìn)行加工，配合拼裝式浮動(dòng)托板對(duì)成品工件進(jìn)行浮動(dòng)支撐，顯著提高了長(zhǎng)成品工件加工精度。

圖6 三卡盤零尾料切管機(jī)長(zhǎng)成品工件加工示意圖

當(dāng)切割到工件末端時(shí)，為保證零尾料切割，中卡進(jìn)行越位，利用拉料卡盤和中卡對(duì)管材進(jìn)行夾持，如圖7 所示，對(duì)成品工件末端進(jìn)行加工。由于拉料卡盤采用齒形夾具，可對(duì)管材進(jìn)行有效夾持，實(shí)現(xiàn)管材的軸向移動(dòng)，滿足工件末端的孔位加工要求。

圖7 三卡盤零尾料切管機(jī)工件末端加工示意圖

成品工件加工結(jié)束后，由于下料區(qū)域配備了分段式浮動(dòng)托板，可根據(jù)成品工件的長(zhǎng)度升起相應(yīng)的浮動(dòng)托板，對(duì)成品工件進(jìn)行支撐，卡爪松開，浮動(dòng)臺(tái)面翻轉(zhuǎn)落料。避免了整長(zhǎng)浮動(dòng)托板在成品工件長(zhǎng)度小于托板長(zhǎng)度時(shí)，由于需要避讓卡盤，浮動(dòng)托板無法升起自動(dòng)落料問題。如圖8 所示。

圖8 三卡盤零尾料切管機(jī)零尾料切割落料示意圖

3 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)分析

（1）零尾料切割，降低用戶材料成本。本產(chǎn)品相比于主流的兩卡盤和中空三卡盤激光切管機(jī)，采用了拉料三卡盤整體結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行管材末端切割時(shí)，中卡越位，通過中卡和拉料卡夾持管材進(jìn)行切割，真正實(shí)現(xiàn)了零尾料切割，降低了用戶的材料成本。

（2）拉料卡輔助夾持，大幅提高長(zhǎng)成品工件切割精度。在進(jìn)行長(zhǎng)成品工件的加工過程中，拉料卡可對(duì)成品工件的末端進(jìn)行夾持，配合分段式浮動(dòng)托板的輔助支撐，顯著提高長(zhǎng)成品工件的切割精度。

（3）獨(dú)立升降的分段式浮動(dòng)托板，實(shí)現(xiàn)成品工件自動(dòng)落料。下料采用分段式浮動(dòng)托板結(jié)構(gòu)，每組托板可獨(dú)立升降。根據(jù)成品工件的長(zhǎng)度升起相對(duì)應(yīng)的浮動(dòng)托板，需要進(jìn)行落料時(shí)，卡盤松開避讓，浮動(dòng)托板翻轉(zhuǎn)自動(dòng)落料。

4 結(jié)束語

數(shù)控激光切管機(jī)作為傳統(tǒng)管材加工工藝的替代技術(shù)，市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展。而本文所述零尾料三卡盤切管機(jī)與目前主流的切管機(jī)相比，可為用戶降低材料成本，同時(shí)提高成品工件加工精度。未來配合分揀碼垛裝置，可實(shí)現(xiàn)管材全程自動(dòng)化生產(chǎn)加工，為用戶提供更加完美的管材加工解決方案。