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三菱电机自动化激光加工机:创新在每一个环节

文|刘明星、李建、王思杰
SIMM2018深圳机械展期间,三菱电机自动化(中国)有限公司高调参展,携带了最新款的VZ10系列的二氧化碳三维激光加工机和数控线切割放电加工机现场演示,吸引了众多专业观众的关注。
展会期间,MFC记者采访了加工事业部-技术企划部村井融部长,由激光加工科的李林英副科长担任翻译。
三菱电机自动化激光加工机:创新在每一个环节
MFC:请您介绍一下三菱电机创建背景及在中国的发展经历、主要销售的产品。
村井融:三菱电机株式会社创建于1921年,是引领全球市场的电机产品供应商,目前拥有138700多名雇员,2017年销售额391亿美元,在世界500强企业中排名262位。三菱电机在中国的发展曲线是这样的:
1993年,设立菱电国际(上海)有限公司标志着三菱电机自动化事业在中国开始;
1994年,设立三菱电机大连机器有限公司标志着部分三菱电机自动化产品在中国生产;
1997年,设立三菱电机工控产品服务中心;
2002年,设立菱电自动化(上海)有限公司负责中国三菱电机产品的销售和服务;
2004年,菱电自动化(上海)有限公司公司名称变更为三菱电机自动化(上海)有限公司;
2010年,三菱电机自动化(上海)有限公司公司名称变更为三菱电机自动化(中国)有限公司。
三菱电机自动化(中国)有限公司一直致力于提高产品性能,FA产品阵容涵盖在亚洲占主导地位的可编程控制器(PLC)、人机界面(HMI)、交流伺服系统、变频器、工业机器人以及低压配电产品,机电一体化业务还包括放电加工机以及激光加工机的整机设备的提供,而要进一步提高生产率,全新理念的FA整合解决方案则不可或缺。三菱激光加工机的强大阵容包括高生产率型、通用型和多功能型,激光加工机的品种非常丰富。其中二维二氧化碳激光切割机包括eX系列、HVII系列、RX系列、XL系列等。
二维光纤激光切割机包括3.0m×1.5m的2~4kW的SR-F系列和6~8KWeX-F系列,4.0m×2.0m的4~8KW的有RX-F系列,6.0mX3.0m的XL-F系列。
三维激光加工机是集成的机床,包括二氧化碳的VZ10系列,适合已经有一点指向型激光加工机的客户,进行立体切割;VZ20系列,适合已经有偏置型激光加工机的客户,适合深冲加工、三维厚板切割和三维焊接作业。
三菱电机自动化激光加工机:创新在每一个环节
F-CUT示意图
PCB用激光钻孔机,有GTW5系列和GTF3系列机型,三菱电机独自研发和生产激光钻孔系统中的每个关键组件,包括fθ镜头到扫描镜等光学部品和控制设备的能力,获得了日本国内的众多名誉奖。激光钻孔机三菱的双头双工位激光钻孔机可以实现高质的铜直接加工,专用于IC封装应用的四束同时钻孔,有助于提高生产设备的生产率。
激光系统中的每个关键组件,从加工机到发振器和控制单元,均由本公司设计和制造。光纤激光器由IPG公司提供,三菱电机进行二次开发。
三菱电机自动化激光加工机:创新在每一个环节
Zoom-Head示意图
MFC:请介绍一下三菱电机的激光切割机的技术特点及行业应用情况。
村井融:三菱电机是真正掌握激光核心技术的公司,从元器件、发振器到软件基本都是自己能够生产,这使得我们在制造激光加工机的时候,能够从每一个环节进行优化和创新,使最终的切割机和焊机能达到节能高效的效果。
我们有很多技术创新,主要是用来缩短非加工时间,节省能耗、简化操作性,提高稳定性。
以往的激光加工中,激光加工头在开始切割和切割结束瞬间都要暂停,而三菱加工机在全球使用了F-CUT技术,激光发振器与控制装置间高速通信,自动控制光束的开关(1微秒即1/1000000秒为单位),加工头可以不停顿加工,提高了加工速度。传统的光纤激光加工机的加工头,以切换聚焦镜的方式寻求调整到相对适合的加工条件,就像汽车的手动挡一样,在几个有限的档位间切换,而搭载了三菱自己的ZoomHead加工头,会根据材质和板厚通过高精度、高速度的控制自动调节最合适的加工条件,继而实现了激光切割性能的大幅提升。
利用发振器的高速控制和高峰脉冲条件及焦点位置的最适控制,可以穿孔时间缩短,实现从薄板到厚板的压倒性生产效率。以16mm的厚碳钢为例,eX系列光纤6kW的穿孔时间从5秒缩短到2秒,4kW从5秒缩短到3秒。

三菱电机自动化激光加工机:创新在每一个环节

通过最新的控制技术,可以让加工机切换日间和夜间工作模式,Z轴在程序开始时,自动上升,减少加工头和板材碰撞,洁净技术让PR镜寿面更长,维护也更简单。
通过可视化,操作和编程都更简单,电力和耗气量都得到优化,耗气量为2kW:1L/每小时,3~4.5kW:3L/小时,6kW:4.5L/小时;利用三菱电机的准时放电技术(Just-On-Time),减少了光束OFF状态的耗电量,电极数量减少的设计结构减少了空转的耗电量。
三菱的五轴联动三维激光加工机轴转速高速化和最新控制技术使加工拐角部位速度提高了两倍,以一点指向型VZ10为例,加工最大给进速度从25m/min增加到35m/min,旋转轴速度从180°/sec增加到360°/sec。VZ20可以通过不同的配件,如采用能同步控制6轴的NC旋转台,能进行对各种形状管材的加工,4kW功率的安装二维加工机加工头,对t16mm厚的碳钢切割,更换焊接加工头,就能进行三维激光焊接机。
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激光料库示意图
MFC:三菱电机激光加工机能为钣金加工企业如何提供各种加工的解决方案?
 
村井融:三菱电机的二氧化碳加工机出厂台数累计达到13000台以上,激光加工机广泛应用于汽车、机床、飞机、发电设备、车辆、家电、船舶、建设用机械、农业机械、建筑等行业,在每个细分行业积累大量的加工数据,使得我们面对不同的材料、厚度、形状等零部件都有丰富的经验可以参考。
我在前面介绍过,三菱电机能生产可编程控制器(PLC)、人机界面、变频调速器、运动控制和交流伺服系统、张力控制体统、数控系统、工业机器人等,激光加工机的几乎所有关键零部件都是自己的产品,关键部件都在日本生产,使用的稳定性和协调性极为突出,操作简单容易上手,维护也方便,在各个行业不同厚度的板材、管材都能适用。
三菱电机的激光加工机的选配件丰富,通过加工头的变换,一台三维的加工机可以完成二维和三维的切割和焊接作业,这对用户而言是合算的;在结构上,我们的激光有很多创新,保证加工的产品多样性丰富,并且减少激光头碰撞、板材划伤等。
除了激光加工机之外,我们还提供激光自动化系统,包括30MA系列上下料库,可以插队转运,进行无微连接加工,可以加工不能吸附的材料如厚板、余料、花纹钢板等;可以根据工作动线增设配置及台车。
客户还可以活用IoT的激光加工机服务iQCareRemote4U,对激光加工机的生产情况和保养状态进行远程服务。

三菱电机自动化激光加工机:创新在每一个环节

MFC:三菱电机是如何看待中国钣金加工行业的发展及前景的?
村井融:三菱电机自动化非常重视中国钣金市场,这是最近几年全球增长最快,也是竞争最激烈的市场,三菱电机在钣金和PCB行业都很成功。随着激光用户的增加,以及他们对多品种、稳定机床的追求,三菱激光加工机会成为这些用户升级换代的首选机型。
三菱电机是少数还在同时生产二氧化碳激光和光纤激光加工机的厂商,并且仍然继续在二氧化碳激光加工机上投入研发,不断提升效率,降低成本。
虽然光纤激光的进步很快,能量转化率高,更容易被金属吸收能量,切割厚度越来越厚,替代了很多二氧化碳激光的需求。但是就特定行业厚板的加工质量而言,二氧化碳激光还有着明显的优势,比如切割超过3mm厚的钢板时,光纤激光切割的断面会有难以清除的浮渣,断面质量要逊于二氧化碳激光。
除去发振器的不同,另外同样是生产光纤激光切割机,驱动轴的运动性能和控制性能是决定了激光切割的效率和质量。我们知道,三菱凭借强大的综合服务能力,能够从元器件最底层的功能和参数进行修改和调试,三菱在金切机床的深厚积淀和二氧化碳激光加工机上的很多成熟技术,直接嫁接到光纤激光加工机上来。
可以说,对于激光加工机,三菱是“知其然,还知其所以然”。在最终的用户界面上,我们也有自己的技术,能够做到真正人性化和极大的扩展性。

4kW以下的激光已经实现了在大连工厂的组装,以更有竞争力的价格服务市场。在售后服务方面,三菱电机的网点密集,通过线上远程和线下的网络,可以第一时间解决客户的各种技术难题。

大家可能也了解,三菱也是日本工业4.0,或者第四次工业革命的领导者,我们智能工厂技术e-F@ctory以实现以现场为起点的经营改善为目标,通过“人、机械、IT之间的合作”,灵活运用制造和生产现场,实现覆盖整个供应链、工程链的全面成本降低,从而支援胜人一筹的制造以及企业的TCO削减、企业价值提高。

三菱所有的技术,都致力于节能和环保,所以在电能和气体节省方面,我们的激光机也有很多精益求精的改善,一切都是为了践行我们“Changes for the Better”的理念,让世界更美好!

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