文/顾迪欧·天田（中国）有限公司
顾迪欧，销售企划科科长，主要负责AMADA中 国集团的市场和企划，担任AMADA刊物《Sheet Metal China钣金加工》的主编工作。
在2016年的MWCS以及2017年的CIMT上，AMADA展出了一款令人眼前一亮的光纤激光加工设备ENSIS3015AJ。这款设备最大的特点，就是可以以仅一半的光纤激光功率对更厚的碳钢板进行不亚于二氧化碳激光的切割。
一般而言，光纤激光的光束品质更趋向于TEM00模态，所以无论激光功率有多大，由于模态本身的缘故，导致焦点的能量密度更高，聚焦出来的焦点直径就更小，也就不适合厚板切割了。能量密度更高的焦点，虽然可以以更集中的功率对薄板进行高速切割，但对于厚板的加工，却反而因为辅助气体无法在更小的割缝中将熔渣吹掉，导致切割不良或断面不理想。
这时需要的反而是焦点直径更宽，便于辅助气体将熔渣完全吹掉的焦点，也就是偏向于TEM01*的光束品质。而这种光束品质，一般在二氧化碳激光中被广泛使用。并且经过长年累月的实践，证明了这种模态是加工中厚板最理想的模态。其实这就是为什么到目前为止，光纤激光适合薄板高速切割，二氧化碳激光适合全范围切割，特别是中厚板切割的根本原因之一了。
设想一下，由于落料工序在整个产品制作过程中早已不再是瓶颈工序，那么作为高效加工的激光设备，最应该追求的，难道不是兼顾到后道工序方便易用的要素吗。当采用两倍功率的光纤激光进行切割时，虽然也能在一定程度上加工厚板，但由于切割断面不甚理想，事后还要进行打磨修整的工作，其结果就是，光纤激光本应具备的节能特点，却因为加工品质不理想而增加打磨工序后消耗殆尽，算上物料的流转过程，甚至有可能成本反而高于二氧化碳激光。
所以在当今钣金行业日趋激烈的竞争局面下，如何让用户发挥出成本优势将成为每家设备供应商所必须解决的问题。AMADA的解决方案并没有采用盲目的增加激光功率的做法，而是考虑到整体的产品制作，如何真正发挥出光纤激光省成本的特点，用光纤激光来取代二氧化碳激光。根据这个思路成功设计和开发出ENSIS技术，即光束可变技术。该技术的基本功能就是可以根据加工材料的不同而自动改变光束品质，光束品质能够在TEM00到TEM01*之间自动更换，如图1所示，在薄板切割时以普通的光束品质，即TEM00模态进行加工；在中厚板切割时则自动变化光束品质，以TEM01*模态进行加工，以此来实现中厚板更为节能、高效和高品质的加工，不同光束品质对应的最适合加工板厚及切割断面如图2所示。
图1 通过ENSIS技术使光束品质在TEM00到TEM01*之间自动更换
图2 不同光束品质对应的最适合加工板厚及切割断面
由于光束品质可以自动调制，在实际加工中就不再需要根据板材不同而频繁更换聚焦镜，配合喷嘴自动更换装置（选配件），就可以实现无需人工进行工前准备的0失误连续加工，进一步提高工厂运转效率了。
激光加工的智能化，并不仅仅是增加几个感应器或添置自动上下料装置所能解决的。当今的激光设备已经实现了相当的高速性，所以如何保证更高的切割品质以及更简单的工前准备成为了激光智能化的核心要素。根据所加工板材的材质和板厚，自动设定加工条件，在这之后又能自动调制最适合的激光品质，自动更换加工所需的喷嘴，甚至添加上下料及分拣装置后还能自动进行上下料和分拣堆垛作业，这为钣金工厂的实际生产提供了更大的可操作性和灵活性。
另一方面，AMADA已经成功开发出了单模块3000W功率的激光发振器AJ3000。采用单模块而不是通过光束耦合技术实现的高功率激光，除了保证光纤激光的高光束品质之外，还简化了系统，降低系统故障率，为用户实现了节约维护成本的效果。
同时，为了消除厚板切割的热影响，AMADA还在ENSIS3015AJ上搭载了水雾冷却切割系统WACS。WACS系统就是当激光在切割厚板时，持续向板材表面喷洒带有防锈液的水雾，帮助板材高速冷却，以防止热影响或热变形的一种AMADA独有技术。由于通过WACS系统进行切割可以消除热影响，所以在实际切割时零件与零件之间的边间距可以缩小到与薄板加工相近的尺寸，这对材料的节约具有极高的实用意义。同时，由于无需考虑热影响，在排版加工中不用再像一般的激光那样，在加工路径上大费周章，而是可以直接使用系统默认的加工路径进行顺序加工。由于切割头的移动路径得到了大幅度缩短，所以除了能加快加工节奏外，还能减少行程空走和磨损，从而节省成本，实际加工效果如图3所示。
图3 采用WACS系统可实现稳定省材料的加工效果
ENSIS光束可变技术着眼于客户的实际生产，帮助用户在中厚板加工中以更高品质、更省成本进行生产。目前，AMADA公司对这项最新技术已经提交了专利申请。在不久的将来，除了激光切割之外，AMADA还将把这项ENSIS专利技术运用到激光焊接等其他领域里。
最后，ENSIS技术的运用意义并不是说以此来取代二氧化碳激光，而是当用户实际生产形态为按需生产时，如何将一台激光设备的加工能力最大化地发挥作用。
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