2014年8月，在歷經(jīng)為期兩個(gè)月的調(diào)試與切割工藝探索，經(jīng)歷倍增效率、狠摳精度等重重考驗(yàn)后，由四院紅陽公司精工打造的數(shù)控激光切割機(jī)終于不辱使命，圓滿解決某型號(hào)工件加工難題。以數(shù)控激光切割機(jī)床作為科技公司進(jìn)軍激光領(lǐng)域的第一塊敲門磚，非一般的光熱注定將開啟該公司不一樣的年華。
準(zhǔn)確定位高位起跳
激光技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代初期。由于激光精密成形不需要加工刀具，而且加工速度快、表面變形小、可加工材料種類多，已經(jīng)在制造領(lǐng)域中越來越多地顯示了它的優(yōu)越性，尤其以激光焊接、切割加工應(yīng)用最為廣泛，并促成了激光精密成形設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的蓬勃發(fā)展。如此看來，躋身激光領(lǐng)域?qū)⑹亲鳛橹悄苎b備主打產(chǎn)品生產(chǎn)制造商的必經(jīng)之路。但在國(guó)內(nèi)激光精密成形設(shè)備市場(chǎng)中，金屬加工（切割和焊接）占激光產(chǎn)業(yè)鏈份額70%多的背景下，擠入已經(jīng)成熟的市場(chǎng)搶占一杯羹，到底可行嗎，是否值得？看似虎口奪食的抉擇中，科技公司自有思慮。
此前曾有報(bào)道稱成飛某款使用鋸齒口蓋的飛機(jī)使用鈦合金蒙皮。鈦合金蒙皮強(qiáng)度大耐高溫，但因材料不易加工和公差難修補(bǔ)的原因未能廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)機(jī)制造，日前中國(guó)在該技術(shù)上取得突破，自動(dòng)化激光切割機(jī)加工速度是人工生產(chǎn)的60倍，可大幅提高生產(chǎn)效率。
盡管大型激光精密成形設(shè)備在中低端產(chǎn)品方面基本占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，但放眼高端市場(chǎng)，還有許多空間大有可為。國(guó)家發(fā)改委、科技部等在《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南》中，將激光精密成形設(shè)備列入先進(jìn)制造領(lǐng)域，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣和優(yōu)先發(fā)展。四院以收購(gòu)武漢銳科光纖激光技術(shù)公司為標(biāo)志，全面進(jìn)入激光產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。初步構(gòu)建了以光纖激光器、特種光纖為核心，以系列高端激光應(yīng)用轉(zhuǎn)杯為一體的激光產(chǎn)業(yè)鏈。公司“十二五”發(fā)展規(guī)劃調(diào)整將工業(yè)智能裝備作為民用產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要方向，大力推進(jìn)智能裝備特別是自動(dòng)化焊接裝備的發(fā)展。從國(guó)家到行業(yè)到集團(tuán)再到公司本級(jí)，由趨勢(shì)到政策到規(guī)劃，又層層顯示向好利是。
兩相權(quán)衡后，一個(gè)決定擲地有聲：必須得擠進(jìn)去！但進(jìn)到哪個(gè)層面、怎么進(jìn)，卻是個(gè)技術(shù)活。通過對(duì)市場(chǎng)的深入調(diào)研，公司把目光集中在切割功率2000w以上、切割厚度為6mm以內(nèi)具備較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)適用性的產(chǎn)品上，并借鑒中國(guó)一重從制造向制造和服務(wù)并重轉(zhuǎn)變的成功經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)手國(guó)內(nèi)一流的激光元器件生產(chǎn)廠家、院內(nèi)兄弟單位銳科公司，搭載世界一流的德國(guó)倍福控制系統(tǒng)，開始了以技術(shù)集成為主要特征的產(chǎn)品研發(fā)之路，同時(shí)將市場(chǎng)開發(fā)由銷售成品向提供產(chǎn)品并附帶生產(chǎn)指導(dǎo)與服務(wù)拓展，軟硬結(jié)合，進(jìn)一步拓展產(chǎn)業(yè)鏈。定位高端，使該公司直接規(guī)避了中低端市場(chǎng)的重復(fù)生產(chǎn)與密集競(jìng)爭(zhēng)，而牽手一流，則讓該公司順利擺脫核心器件研發(fā)周期困擾，專注產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)與性能集成，以較快速度起步，贏在起跑線。
高端大功率數(shù)控激光切割器方便加工硬度高構(gòu)型復(fù)雜的鈦合金零部件
軍民融合順風(fēng)起舞
藍(lán)圖總是美好的，但實(shí)踐的過程卻少不了曲折和汗水。經(jīng)過多年的發(fā)展，科技公司目前已具備各種焊接專機(jī)、弧焊機(jī)器人工作站、自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線等自動(dòng)化焊接裝備產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，具備一定的市場(chǎng)推廣渠道和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累，具備機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)和“光機(jī)電”系統(tǒng)集成能力；公司本級(jí)也在2012年成立湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)完成6KW大功率激光焊接機(jī)器人工作站，并已經(jīng)展開了系列激光焊接工藝技術(shù)的研究，這為科技公司研發(fā)激光自動(dòng)化切割與焊接裝備奠定了良好的工藝基礎(chǔ)；盡管如此，在開始這個(gè)課題時(shí)，幾乎全為激光門外漢的組合仍讓團(tuán)隊(duì)在起步之初步履維艱。
不會(huì)怎么辦？別無他法。在學(xué)中干，干中練！項(xiàng)目帶頭人、機(jī)電專業(yè)副總師羅弘毅帶領(lǐng)隊(duì)員重新對(duì)數(shù)控激光切割機(jī)進(jìn)行了全要素的分析和透視。通過類比移植的思維，將原本結(jié)構(gòu)、功能繁復(fù)的產(chǎn)品簡(jiǎn)化為核心要素的組合，以豐富的設(shè)備制造經(jīng)驗(yàn)為長(zhǎng)板，通過一流元器件的精妙組合搭載新手段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的定制化和個(gè)性化。如是，各個(gè)隊(duì)員的分工也豁然清晰。大家在普遍惡補(bǔ)激光知識(shí)的同時(shí)，根據(jù)專業(yè)特長(zhǎng)、能力分工又針對(duì)本體選型、電氣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成各個(gè)攻關(guān)，“讓有專長(zhǎng)的人干自己擅長(zhǎng)的事”，六人抱團(tuán)成為一個(gè)“會(huì)研發(fā)的喬布斯”。經(jīng)營(yíng)型號(hào)多年的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)頭人羅宏毅，在轉(zhuǎn)戰(zhàn)民品戰(zhàn)線后，帶去的不僅有豐富的機(jī)械裝備制造經(jīng)驗(yàn)，還有“白加黑”、“六加一”光榮的攻關(guān)傳統(tǒng)。數(shù)不清的工藝試驗(yàn)、日以繼夜的精調(diào)，中間還夾雜著匯林管道等新項(xiàng)目的介入，其它付出不說，單是1400盒泡面的供給就足以令人瞠目。
三個(gè)月的不眠不休，產(chǎn)品終于初具雛形。該光纖激光切割機(jī)床由龍門式機(jī)床本體、光纖激光器、激光切割頭、控制系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、水冷與除塵系統(tǒng)等部分組成，充分利用了系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)技術(shù)、光纖激光切割加工工藝技術(shù)、機(jī)械精密傳動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)、高速伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電氣自動(dòng)控制技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)揮“光機(jī)電”系統(tǒng)一體化的集成能力，可進(jìn)行各類材料（金屬、非金屬）的復(fù)雜形面切割，為用戶提供了一種高效、高質(zhì)量、低成本的材料切割加工方式。與傳統(tǒng)的CO2激光器、YAG激光器等作為激光源的激光加工設(shè)備相比，光纖激光切割機(jī)床具備運(yùn)行成本低、光束質(zhì)量好、加工效率高、傳輸方式便捷等多個(gè)突出優(yōu)勢(shì)。
精益求精完美勝出
隨著型號(hào)生產(chǎn)研制的發(fā)展，不銹鋼、鈦合金結(jié)構(gòu)的艙段及部件應(yīng)用越來越多，此類零部件采用激光切割下料及激光焊接具有明顯的工藝優(yōu)越性，激光加工設(shè)備對(duì)于型號(hào)研制的重要性日益顯現(xiàn)。7月，帶著希望與期待，數(shù)控激光切割機(jī)順利通過出廠評(píng)審，進(jìn)入公司本級(jí)用戶手中，開始了型號(hào)的攻堅(jiān)首戰(zhàn)。初次亮相，便以優(yōu)越的性能聲名大噪。原本手工半小時(shí)才能切完一個(gè)的工件，沒想到借助激光切割機(jī)的力量，居然在半小時(shí)內(nèi)切出了60個(gè)。效率倍增不說，而且送往焊接間時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫較手工切割的也更為理想。
如果說初次試加工讓開發(fā)人員體會(huì)到光榮與夢(mèng)想，那么第二次的試加工則讓他們感受到責(zé)任與壓力。看似簡(jiǎn)單的類直角三角形零件，在輸入各種數(shù)據(jù)和參數(shù)后，只能切出中規(guī)中矩的直角，與設(shè)計(jì)要求的89.7度始終隔著0.3度的坎。激光切割工藝參數(shù)的影響因素眾多且規(guī)律復(fù)雜，需要在生產(chǎn)實(shí)踐中長(zhǎng)期摸索、積累。除了焦點(diǎn)位置、輔助氣體壓力、切割速度等可以量化的數(shù)據(jù)之外，還有很多只可意會(huì)、不可言傳的訣竅，例如通過聽切割聲音，看切割火花，判斷切割過程是否健康；觀察拐角切割面形狀判斷焦點(diǎn)位置等。這些來自實(shí)際操作積累的工藝經(jīng)驗(yàn)才是占領(lǐng)市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
型號(hào)這塊兒，沒有可丁可卯的事，要的就是毫厘不爽。將產(chǎn)品的性能與用戶的需求緊密對(duì)接，正是民品開發(fā)工作的價(jià)值所在。短暫的糾結(jié)后，圍繞0.3度，跟產(chǎn)技術(shù)員和用戶在38℃的高溫進(jìn)行了三天的測(cè)試。以3mm以下鈦合金板，4mm以下不銹鋼板，10mm以下碳鋼板的切割為目標(biāo)，采用正交實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行參數(shù)值匹配試驗(yàn)，在減少試驗(yàn)次數(shù)的前提下保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可行性。只有首先在試驗(yàn)的技術(shù)上獲得大量的切割工藝參數(shù)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些有限的、離散的加工條件和工藝參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立激光切割工藝數(shù)據(jù)庫，才能使有效范圍內(nèi)的任何加工都可以自動(dòng)獲得相應(yīng)的切割工藝參數(shù)，為實(shí)現(xiàn)激光切割自動(dòng)化打下基礎(chǔ)，真正實(shí)現(xiàn)交鑰匙工程。
功夫不負(fù)有心人，軍民兩線的協(xié)力攻關(guān)終于找出了問題的根源所在，通過調(diào)整及進(jìn)一步的摸索以及對(duì)尺寸的補(bǔ)償，終于切得了滿足焊接要求的鈦合金蒙皮（鈦合金蒙皮強(qiáng)度大耐高溫，但因蒙皮加工精度和公差難修補(bǔ)的原因未能廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)機(jī)制造。）。目前，光纖激光切割設(shè)備已應(yīng)用到型號(hào)產(chǎn)品的精確切割中，完成了多個(gè)型號(hào)鈦合金蒙皮的下料，切口質(zhì)量精美，切割精度高。而型號(hào)的首戰(zhàn)告捷，也標(biāo)志著科技公司從制造商向全面系統(tǒng)解決方案提供商的成功轉(zhuǎn)變。有了這起跑線上有力的一跳，在未來的激光探索之路上，他們有信心走得更遠(yuǎn)，走得更好。