第22屆上海工博會已落下帷幕。本屆工博會上，依瑪網(wǎng)采訪了三菱電機加工機事業(yè)部營業(yè)企劃部部長糸谷彰規(guī)及激光加工機科副科長李林英，就三菱電機在激光加工上的布局進行了交流。

三菱激光機特色：人工智能優(yōu)化加工流程 關鍵部件全自產(chǎn)確保售后高效

本次工博會，三菱電機展出了3米機型的6kW光纖激光切割機及組合的上下料系統(tǒng)。糸谷彰規(guī)介紹說：“我們這款產(chǎn)品有三大特點，一是我們在鈑金激光領域?qū)肓巳斯ぶ悄芸刂葡到y(tǒng)，二是我們所有的關鍵零部件都是自己開發(fā)生產(chǎn)的，三是當設備出現(xiàn)故障或需要測試時，因為我們的零部件都是自產(chǎn)的，所以只需要一個工程師去現(xiàn)場就能夠解決問題。”

對于這三大特點，李林英做了進一步解釋。所謂人工智能控制系統(tǒng)，是指在切割過程中通過光傳感器或聲音傳感器采集切割時火花的光、氣流聲音等信息，與數(shù)據(jù)庫信息進行對比來判斷加工是否正常，如果出現(xiàn)異常會自動檢測噴嘴，自動清洗、更換噴嘴，改變加工速度，而通常這些工作都需要人工完成。李林英表示：“開發(fā)這個功能的初衷在于，加工時會出現(xiàn)工人不在場的情況。如果人不在場加工出現(xiàn)了異常，要么是停機不動，要么還繼續(xù)切割但生產(chǎn)一堆廢品。加上這個功能之后，工人只要把板放上，選擇好加工條件就不用管了。如果加工出現(xiàn)故障，機床會立即自動進行調(diào)整，減少了產(chǎn)品的不良率和客戶的損失。這種無人化的產(chǎn)品最早在2018年就推向市場了。”

此外，三菱電機實現(xiàn)了從控制裝置、到激光器、到激光頭，包括所有的馬達、傳感器、遠程監(jiān)控設備等所有相關零部件的自主生產(chǎn)。李林英解釋說：“激光器、切割頭、控制裝置這三個關鍵部件的自主生產(chǎn)，能夠使我們的設備達到最好的整合性。如果通過外購，在需求不大的時候供應商不會進行針對性開發(fā)。同時，關鍵部件外購，當出現(xiàn)故障的時候需要多家供應商維護，但可能多個供應商無法及時按照用戶需求服務。三菱所有的東西都是自己生產(chǎn)，自己售后，可以大大降低用戶的等待時間。”

高功率激光技術：關鍵部件逐步升級 切割工藝繼續(xù)迭代

除了三大特色之外，依瑪網(wǎng)還注意到三菱切割頭可變光模的特點。李林英介紹說：“我們開發(fā)的自動變光模切割頭主要是針對光纖激光應用。現(xiàn)在多數(shù)的激光切割頭可以改變光斑直徑、焦距，但變不了光模。我們除了能改變光斑直徑、焦距外，能夠根據(jù)加工條件自動變化光模，比如圓形、環(huán)形等，這大大提升了激光加工的能力和效率。”

隨著萬瓦激光規(guī)模化應用，切割頭易發(fā)熱的問題已成為一個普遍且難以徹底解決的問題。造成切割頭發(fā)熱的原因通常是加工過程中聚焦鏡上出現(xiàn)異物灰塵，這些灰塵吸收光纖激光的能量后引起鏡片發(fā)熱，輕則影響加工質(zhì)量，嚴重的可能導致鏡片炸毀。為解決密封性問題，國內(nèi)激光廠家通常會在切割頭外部纏膠帶。李林英表示：“國內(nèi)貼膠布似乎已經(jīng)標準化了，大家都以此為標準，甚至還有在外面套密封袋的，但這是不應該的，不僅不美觀而且存在安全隱患。三菱的切割頭用的是全密封腔體，整個生產(chǎn)過程都在無塵室里進行。切割時我們用清洗氣體，給切割頭一個正壓，通過往外噴氣隔絕外面的灰塵。而在透鏡周圍我們加了水冷系統(tǒng)，能對鏡片不斷進行冷卻。憑借過硬的技術，三菱生產(chǎn)的切割頭基本都能達到半永久的標準，使用過程中幾乎不需要維護，10kW切割頭也能長時間穩(wěn)定不間斷加工。”

在光纖激光器上，目前三菱開開發(fā)出的最高功率是10kW。糸谷表示：“我們認為，對切割市場尤其是碳鋼加工市場，6000W功率已經(jīng)足夠使用，再多就是多余的能量。但現(xiàn)在客戶提出了不同的需求，比如生產(chǎn)率要提高，加工速度要提高，像銅、鋁等高反材料的加工能力也要提高，而這些需要更高功率，為此我們開發(fā)了10kW激光器。我們計劃相繼推出12kW和15kW的激光器，新產(chǎn)品預計會在明年和大家見面。”

隨著萬瓦激光設備推出，氮氣、空氣切割碳鋼的工藝也逐步被市場接受。用氮氣切割碳鋼能夠大大提升生產(chǎn)效率，但氮氣壓力大，用氣成本高。空氣切割成本低，但端面會發(fā)生氧化，需要后續(xù)進行拋光打磨，同時空氣中存在的水、油也會給設備帶來一定風險。為解決這些問題，三菱開發(fā)出氮氣、空氣同軸供給的切割工藝。李林英表示：“實際上在氮氣切割過程中真正起作用的僅僅是流到割縫里的氮氣，外面的氮氣對切割是起不到作用的。三菱用一定比例的空氣來代替外圍的氮氣，既降低了用氣成本，也確保了端面的品質(zhì)。經(jīng)過驗證我們看到，采用同軸供給切割的端面稍微帶黃但幾乎看不出來，和氮氣切割效果非常接近。在5-16mm的板材加工上能夠節(jié)省70%的氮氣，但對過薄或者過厚的板只能節(jié)約20-30%。”

當然，既然使用空氣就無法回避空氣中水和油的問題。李林英表示：“如果客戶有用空氣的需求，我們會在技術提案里要求客戶選配無油空壓機并配齊三級過濾。無油空壓機價格高，但對設備的壽命作用非常大。此外三菱的機床內(nèi)部也有三級過濾裝置，但這個是防止萬一客戶的過濾失效，能夠一定程度上保護自己的設備，而不能夠長時間承擔空氣的過濾任務。如果用戶能夠按照標準配置無油空壓機和三級過濾系統(tǒng)，并定時更換濾芯，那么空氣是完全可以放心使用的。”

三菱戰(zhàn)略：立足高端市場 布局未來應用

目前國內(nèi)的激光切割市場基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，國產(chǎn)激光切割機在市場上占據(jù)絕對的主流位置，但進口產(chǎn)品依然無法被完全取代。糸谷認為：“國產(chǎn)廠家非常多，包括三菱在內(nèi)的進口機床，在銷售上確實因價格方面的問題碰到很多困難。但是我們?nèi)庖回瀳猿值睦砟钍窃O備穩(wěn)定性好、能長時間加工、自動化程度高。基于這樣的理念，我們的目標客戶也是那些追求高品質(zhì)、希望設備能長期穩(wěn)定使用的客戶，通常這類客戶有自己的產(chǎn)品需要生產(chǎn)，激光機床加工的是他們自己的零部件，所以對他們來說穩(wěn)定更加重要。”

目前國內(nèi)代加工市場龐大，但代加工本身對效率、成本的要求特別高，反而對品質(zhì)的要求會相對低一些。糸谷表示：“對于眾多的代加工用戶，我們覺得國產(chǎn)設備更適合。國產(chǎn)設備有自己的優(yōu)勢，在這樣的市場我們不會去參與競爭。我們更在意的是有自己產(chǎn)品、對品質(zhì)要求非常高的客戶。”

激光加工未來將走向智能化已成為業(yè)內(nèi)的共識，但目前絕大多數(shù)的激光切割仍非常依賴操作員的盯守。隨著中國產(chǎn)業(yè)的不斷升級，無人化、智能化的需求會越來越多，如何才能實現(xiàn)智能化？本次展會三菱展示的方案或許是一個選項。李林英表示：“我們這次展出的光纖激光切割機，設計的初衷就是要打造不停頓的加工機，哪怕是噴嘴壞了、出現(xiàn)加工不良，都不需要人為干預，它會自己更換、調(diào)整。這才是面向未來的智能化設備。”

除二維鈑金激光切割機外，三菱激光還開發(fā)出用于碳纖維成型件切割的三維五軸切割系統(tǒng)。目前市場上的鈑金加工機床多用于碳鋼不銹鋼加工，隨著汽車的輕量化不斷的發(fā)展，碳纖維、鋁合金等新材料的需求也不斷提高。碳纖維憑借輕巧且耐腐蝕的特點，受到眾多領域的歡迎，目前多用于寶馬、奧迪等高端車型，以及碳纖維自行車（價值萬元以上）、高鐵操作面板、無人機、賽車手的頭盔等等。李林英表示：“我們對碳纖維市場付出很多努力。目前市場上已經(jīng)有平面碳纖維切割設備，但三菱率先開發(fā)出三維成型的碳纖維激光切割系統(tǒng)，將能夠進一步拓寬激光的應用領域。由于碳纖維的材料特性，無法用光纖激光來加工，直接用連續(xù)的CO2激光也不行。為此我們開發(fā)了光脈沖的CO2激光器，這項技術比較難。以后我們會不斷進行研究，開發(fā)出更多適合中國市場需求的產(chǎn)品。”