机器人激光切割机节能评估.doc

机器人激光切割机评估报告 一、机器人激光切割机概况 （一）产品名称：机器人激光加工机 （二） 所属技术领域：机器人激光切割机属于一种数控激光加工机床。 （三）技术背景： 6轴工业机器人与光纤激光发生器和带感应的激光切割喷嘴及相应的激光切割控制系统，用于加工汽车工业，工程机械行业，航空航天业，五金行业的三维金属零件与非金属内饰件。 二、机器人激光切割机设计原则 （一）工艺、技术选择原则： 针对三维立体金属零件普遍采用多轴激光进行加工，该加工方式的特点是激光光束必须在法线方向进行加工，能量才能集中达到最佳切割效果，要产生法线方向的光束，必须采用最少5轴以上联动的机械运动方式进行坐标插补运动。目前中国还不能生产多轴联动的控制系统，而国外主流多轴联动的控制系统方面对我国实现封锁，只能购买昂贵的进口多轴联动成型机床或者购买相关件进行简单组装，而工业机器人的多轴柔性恰好弥补了我国在这方面的空白，由机器人提供6轴运动产生法线方向，由光纤激光发生器产生激光切割光束并通过光纤传输到激光切割喷嘴来进行多轴激光加工，激光加工的原理是利用高强度、方向性好的激光束使材料熔化实现加工目的。利用工业机器人6轴激光加工具有能耗低，使用成本低，价格低廉，柔性化，加工范围广等符合我国国情的特点。 （二）设备选择原则： 提供加工服务的机器人三维激光切割系统包含高精度瑞士Staubli机器人，它是专业的高速和高精度机械手，大功率IPG光纤激光发生器，含感应系统精密YRC激光切割头，测量系统，专业控制系统，以及配套的Robotworks离线编程软件，布局仿真软件等。体现了1、高效 2、高精度 3、技术先进性的设备选择原则， 所有的国际先进的工艺水平和技术支持下确保产品质量达到国际同类产品的先进水平。 三、机器人激光切割机能耗和节能效果分析 （一）能源消耗种类和数量分析 1）光纤激光发生器（2）6轴工业机器人（3）激光切割喷嘴（4）激光切割感应系统（5）激光光纤传输系统（6）冷却系统（7）控制系统 其中主要能耗设备为：光纤激光发生器、6轴工业机器人、冷却系统、控制系统 ?2.消耗种类 电能，380V交流电 3.主要能耗设备的年综合能耗 功率 年综合能耗 光纤激光发生器 2KW 6轴工业机器人 2KW 冷却系统 1.5KW 控制系统 0.5KW 能耗总量 6KW 6000x6KW=36000KW 4. 能源供应分析 5.能耗分析 1）500W机器人激光加工和与市场上目前已经普遍使用的2500W CO2五轴激光切割机床比较，如下列表: 设备总价 (万元) 使用成本/小时 维护成本 加工效率(切割1mm钢板) 总耗电量 机器人激光加工 200 15/h 1.0/h 5m/min 6KW CO2五轴激光切割机床 400 150-180/h 20/h 5m/min 55KW 2）主要技术的节能新技术方面的功效， 光纤激光器 Nd:YAG CO2 圆盘 电光转换效率 30% _3-5% 5-10% 15% 输出功率 to50kW to 6kW to 20Kw to 4kW BPP (4/5kW) 2.5 25 6 8 泵浦源使用寿命 100,000 10,000 N.A. 10,000 冷却方式 风冷/水冷 去离子水 水冷 水冷 占地面积 (4/5kW) 1 m 2 6 m 2 3 m 2 ?4 m 2 使用成本/小时 $21.31 $38.33 $24.27 $35.43 维护 免维护 需经常维护 需要维护 需经常维护 本机器人激光加工系统与一般五轴激光切割机床的对比优点非常明显： 使用成本很低：仅为同类CO2五轴激光激光切割机的1/10，每小时成本仅为15元左右，CO2激光切割机每小时成本为150-180元左右； 性价比极高：机器人光纤激光切割机的价格只有同类性能CO2激光切割机(功率2500W)的1/2。 后续维护费用很低：仅为同类CO2五轴激光切割机的1/10～1/15。 性能稳定，适合持续性的大批量生产（光纤激光器是激光领域最稳定最成熟产品）。 占地面积小，系统柔性，很容易集成为自动化生产线??单位产品能耗、主要工序（艺）能耗指标已达同行业国际先进水平。