激光切割機(jī)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢詳解

1、激光切割機(jī)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢詳 解激光切割機(jī)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢詳解隨著我國激光切割機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展和強(qiáng) 大，激光切割機(jī)種類數(shù)目的不斷增多， 激光切割 機(jī)機(jī)型的不斷豐富，各大激光切割機(jī)企業(yè)生產(chǎn)的 產(chǎn)品質(zhì)量不斷地提咼。改革開放以來，我國激光切割機(jī)雖然在來獲 得了快速的發(fā)展，但其面臨的問題依然不少，國 內(nèi)激光切割機(jī)技術(shù)含量和質(zhì)量較高的制造商寥 寥無幾，且大多停留在中低速水平。同國外的同 類產(chǎn)品相比，無論在裝備的發(fā)展水平技術(shù)含量和 應(yīng)用推廣方面都不盡人意在市場分配中，國產(chǎn)的 激光切割機(jī)只是在中低檔市場上略占優(yōu)勢， 而高 檔市場幾乎全部被國外產(chǎn)品所占據(jù)。除了一些專 業(yè)生產(chǎn)激光切割機(jī)的廠商以外，國內(nèi)的一些大學(xué) 和

2、科研院所也參與到激光切割機(jī)的研制生產(chǎn)中 來相信依托各個(gè)大學(xué)和科研院所的科研實(shí)力。國產(chǎn)激光切割機(jī)的研制生產(chǎn)在不久的將來 會(huì)有重大的突破。隨著我國激光切割機(jī)市場規(guī)模 的日趨增大，產(chǎn)品種類的日益繁多，激光切割機(jī) 廠家的不斷增多，生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高， 市場對激光切割機(jī)的需求也在不斷地膨脹。當(dāng)前，國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)必將面臨外商的強(qiáng)有 力的競爭， 國內(nèi)的企業(yè)要敢于參與競爭， 不僅在 國內(nèi)市場上參與競爭， 更要積極參加國際市場的 競爭這就對國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)提出了更高的要求 和更廣闊的市場空間，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該立足國內(nèi)， 放眼國際，積極參與競爭。激光切割機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用 隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟， 激光設(shè)備

3、 已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)中，如激光打標(biāo) 機(jī)、激光焊接機(jī)、激光打孔機(jī)及激光切割機(jī)等等， 特別是數(shù)控激光切割機(jī)械設(shè)備在最近幾年內(nèi)飛 速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用在鈑金、 五金制品、鋼結(jié)構(gòu)、 精密機(jī)械、汽車配件、 眼鏡、首飾、銘牌、廣告、 工藝品、電子、玩具、包裝等行業(yè)。數(shù)控激光切 割機(jī)相比其他切割設(shè)備的顯著優(yōu)勢主要體現(xiàn)在 以下幾個(gè)方面：1、切割速度快，切割質(zhì)量好，精度高：2、切縫窄，切割面光滑，不損傷工件 ;3、不受工件形狀的影響，不受被切材料的 硬度影響 ;4、除對金屬材質(zhì)進(jìn)行加工外，還可以對非 金屬進(jìn)行切割加工 ;5、節(jié)約模具投資，節(jié)省材料，更有效的節(jié)省成本;6、操作簡單，安全，性能穩(wěn)定，提高新產(chǎn)

4、品開發(fā)速度，具有廣泛的適應(yīng)性和靈活性。數(shù)控金屬激光切割設(shè)備機(jī)架是該激光設(shè)備 最主要的部件，不僅絕大多數(shù)零部件都安裝于機(jī) 架上，而且還要承受工作臺(tái)重力以及加、 減速過 程中的全部慣性沖擊載荷。數(shù)控金屬激光切割機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)與研發(fā)工 作主要包括：1、確定數(shù)控激光切割設(shè)備在各種工況及環(huán) 境下快速、高精度、穩(wěn)定運(yùn)行的條件。2、根據(jù)功能性要求確定機(jī)架的結(jié)構(gòu)、 參數(shù)， 結(jié)合激光切割機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 建立起相應(yīng)的動(dòng)力 學(xué)模型。3、研究機(jī)架的結(jié)構(gòu)、參數(shù)對機(jī)架的靜、動(dòng) 態(tài)剛度及熱穩(wěn)定性的影響， 并為機(jī)架設(shè)計(jì)提供理 論根據(jù)。4、確定機(jī)架與其他部件間的相互耦合關(guān)系。 因此，在數(shù)控金屬切割機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)中如何 合理布置金屬

5、，減輕自重，提高機(jī)身剛度，降低 溫度變化對精度的影響， 是設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn) 考慮的問題。在數(shù)控金屬激光切割機(jī)實(shí)際電路中， 模擬信 號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間有一個(gè)強(qiáng)電干擾的問題。 光電 隔離電路的作用是在電隔離的情況下， 以光為煤 介傳送信號(hào)，對輸入和輸出電路可以進(jìn)行隔離 . 因而能有效地抑制系統(tǒng)噪聲， 消除接地回路的干 擾，有響應(yīng)速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等 好處，使其在強(qiáng) - 弱電接口，特別是在微機(jī)系統(tǒng) 的前向和后向通道中獲得廣泛應(yīng)用。光電耦合器具有三個(gè)特點(diǎn)：1、信號(hào)傳遞采取電 - 光 - 電的形式，發(fā)光部 分和受光部分不接觸， 能夠避免輸出端對輸入端 可能產(chǎn)生的反饋和干擾 ;2、抑制噪聲干擾

6、能力強(qiáng) ;3、具有耐用、可靠性高和速度快等優(yōu)點(diǎn)， 響應(yīng)時(shí)間一般為數(shù)以內(nèi)， 高速型光電耦合器的響 應(yīng)時(shí)間有的甚至小于 10ns。故在數(shù)控激光切割機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)該 注意輸入信號(hào)電路與單片機(jī)連接時(shí)的隔離。 在這 里，采用光電耦合是最常用的方法。在工業(yè)制造系統(tǒng)占有份量很重的金屬加工 業(yè)，許多金屬材料，不管它是什么樣的硬度，都 可以進(jìn)行無變形切割。當(dāng)然，對高反射率材料， 如金、銀、銅和鋁合金，它們也是好的傳熱導(dǎo)體， 因此激光切割機(jī)很困難，甚至不能切割。盡管激光切割機(jī)技術(shù)具體明顯的巨大優(yōu)勢， 但是作為高新科技設(shè)備， 要使用激光切割機(jī)達(dá)到 理想的切割加工效果， 也必須掌握其加工技術(shù)參 數(shù)與操作流程。

7、 特別在金屬激光切割機(jī)切割加工 過程中， 要選擇合適的切割速度， 否則可能會(huì)造 成幾種不良的切割結(jié)果，主要表現(xiàn)在如下：1、當(dāng)激光切割速度太快時(shí)，會(huì)造成如下不 良結(jié)果： 法切割，火花亂噴； 造成切割面呈現(xiàn)斜條紋路， 且下半部產(chǎn)生 熔漬； 造成整個(gè)斷面較粗，但無熔漬產(chǎn)生；2、相反，當(dāng)激光切割速度太慢，又會(huì)造成： 造成過熔狀況，切割面較粗糙。 切縫變寬，在尖角部位整個(gè)溶化。 影響切割效率。所以，為了使激光切割機(jī)設(shè)備更好的發(fā)揮其 切割功能，可以從激光設(shè)備切割火花來判斷進(jìn)給 速度是否合適：1、如果火花由上往下擴(kuò)散，則表明切割速度恰當(dāng);2、如果火花向后傾斜時(shí)，則表明進(jìn)給速度 太快;3、如果火花呈現(xiàn)不擴(kuò)散且

8、少， 凝聚在一起， 則表明速度太慢。大多數(shù)有機(jī)與無機(jī)材料都可以用激光切割 機(jī)。激光切割技術(shù)相比其他傳統(tǒng)的切割方式具有 無法比擬的明顯優(yōu)勢。 激光切割機(jī)不但具有切縫 窄，工件變形小的主要特性而且激光切割具有速 度快、效率高、成本低、操作安全、性能穩(wěn)定等 特點(diǎn)。近年來，隨著大功率激光器的飛速改進(jìn)和發(fā) 展，其在工業(yè)中的應(yīng)用從最初只用于小的或者微 細(xì)結(jié)構(gòu)的加工發(fā)展到廣泛用來進(jìn)行大結(jié)構(gòu)件的 加工，越來越受到人們的關(guān)注和認(rèn)可并普遍應(yīng)用 于機(jī)械制造、航空航天、汽車工業(yè)、粉末冶金、 生物醫(yī)學(xué)微電子行業(yè)等工業(yè)界領(lǐng)域。 其中薄板的 激光焊接主要應(yīng)用于航空航天工業(yè)和汽車制造 業(yè)。長久以來，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件之間的連接一直采

9、用 落后的鉚接工藝， 主要原因是飛機(jī)結(jié)構(gòu)采用的鋁 合金材料是熱處理高強(qiáng)化鋁合金，一經(jīng)熔焊后， 熱處理強(qiáng)化效果就會(huì)喪失， 而且晶間裂紋難以避 免。因此，普通氬弧焊等熔焊方法在飛機(jī)制造中 的應(yīng)用成為禁區(qū)。另一方面，在 80年代初，鋁及 其合金的激光加工十分困難，被認(rèn)為是不可能 的。主要是由于鋁合金存在對 10.6mm 波長激光 的高反射和自身的高導(dǎo)熱性。 在當(dāng)時(shí)， 激光加工 主要使用波長為10.6mm的CO激光器，而鋁對 CO激光的反射率高達(dá)97%通常作為反射鏡使 用。但是，激光加工的優(yōu)越性又極大地吸引著從 事激光材料加工的科研工作者。 他們?yōu)榇烁冻隽?大量的時(shí)間和精力來研究鋁合金激光加工的可 能

10、性。目前，高強(qiáng)鋁合金激光焊接成果已經(jīng)成功應(yīng) 用于歐洲空中客車公司飛機(jī)制造中， 其鋁合金內(nèi) 隔板均采用激光加工， 實(shí)現(xiàn)了激光焊接取代傳統(tǒng) 鉚接工藝。 激光焊接技術(shù)的采用， 大大地簡化了 飛機(jī)機(jī)身的制造工藝，使機(jī)身重量減輕 18%，成 本下降 21.4%24.3%，被認(rèn)為是飛機(jī)制造業(yè)的一 次技術(shù)大革命。激光切割機(jī)的發(fā)展趨勢1 、高速、高精度激光切割機(jī)由于大功率激 光器光束模式的改善及 32位微機(jī)的應(yīng) 用，為激 光切割設(shè)備的高速、高精度創(chuàng)造了有利條件。2、厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光 切割機(jī)隨著可用于激光切割激光器功率 的增 大，激光切割正從輕工業(yè)薄板的鈑金加工向著重 工業(yè)厚板切割方向發(fā)展。3

11、、三維立體多軸數(shù)控激光切割機(jī)，為了滿 足汽車、航空等工業(yè)的立體工件切割的 需要， 目前已發(fā)展了各種各樣的五軸或六軸三維激光 切割機(jī)，數(shù)控軸數(shù)達(dá)到九軸，加工速度快，精度 高。在先進(jìn)國家的汽車生產(chǎn)線上， 激光切割機(jī)器 人的應(yīng)用愈來愈多。 目前，三維激光切割機(jī)正向 高效率、高精度、多功能和高適應(yīng)性方向發(fā)展， 其應(yīng)用范圍將會(huì)愈來愈大。4、激光切割單元自動(dòng)化和無人化為了提高 生產(chǎn)率和節(jié)省勞動(dòng)力，目前激光切割正 向著激 光切割單元（FMC）和無人化、自動(dòng)化方向發(fā)展。 發(fā)展這種單元自動(dòng)化系統(tǒng)， 必須依賴于現(xiàn)金的自 動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)生產(chǎn)輔助管理系 統(tǒng)技術(shù)等。國外已有各種各樣的激光切割單元可 供應(yīng)市

12、場，并有由 6臺(tái)大型激光切割機(jī)為核心組 成的無人化的切割生產(chǎn)線在工廠運(yùn)行。5、緊湊型和組合一體化數(shù)控激光切割機(jī)隨著激光器提及的縮小和功率的增大，以及輔助裝置的不斷完善，出現(xiàn)了把激光器、電源、主機(jī)、 控制系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)裝置等緊密地組合在一 起，形成占地面積小、功能完善的整套緊湊型激 光切割機(jī)。此外，激光切割技術(shù)正與激光焊接、 激光表面淬火等激光加工工藝組合，以發(fā)展一機(jī) 多用，進(jìn)一步提高設(shè)備的利用率。激光切割機(jī)市場現(xiàn)狀分析國外汽車生產(chǎn)過程中，普遍采用三維激光切 割機(jī)對覆蓋件、門板等進(jìn)行精確切邊。再采用激 光焊接機(jī)械手進(jìn)行高質(zhì)量自動(dòng)焊接，不僅確保產(chǎn) 品質(zhì)量，而且生產(chǎn)效率極高。在樣車開發(fā)和小批 量生

13、產(chǎn)中，高度柔性的激光三維切割取代大量的 沖孔和修邊模具，不僅節(jié)省大量模具，同時(shí)使新 車型的開發(fā)周期大為縮短。在歐洲，幾乎所有汽 車制造廠在汽車研制開發(fā)和生產(chǎn)中均的采用激 光加工。激光制造技術(shù)在汽車制造中應(yīng)用的廣度 和深度已經(jīng)成為汽車工業(yè)先進(jìn)性的重要標(biāo)志。國 內(nèi)已有汽車生產(chǎn)企業(yè)引進(jìn)激光切割和激光焊接 生產(chǎn)線，其他企業(yè)在未來的發(fā)展規(guī)劃中也都有引 進(jìn)計(jì)劃。三維激光切割機(jī)對提高新車型開發(fā)速度 具有重要的促進(jìn)作用。開發(fā)高精度三維激光切割機(jī)， 對提高我國航 天航空技術(shù)裝備水平具有重要的戰(zhàn)略意義。 國防 軍事裝備對高性能激光切割機(jī)的需求更為迫切， 如三維立體激光切割機(jī)在直升飛機(jī)螺旋槳曲面 加工中的應(yīng)用， 可

14、以大大縮短產(chǎn)品試制時(shí)間， 提 高部件性能。在世界市場上，激光切割機(jī)正在向高功率、 大幅面、 厚板材方向發(fā)展。 切割焊接是造船行業(yè) 最基礎(chǔ)的加工工藝， 目前我國船用鋼板切割一般 采用火焰切割、等離子切割，由于精度有限，特 別是對特殊材料的甲板和船體材料， 許多國外大 型造船廠普遍采用大幅面厚板材激光切割機(jī)， 國 內(nèi)造船企業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)行設(shè)備選購， 特別是特種 用途的船艇，采用激光切割已經(jīng)成為一種必須的 加工手段。預(yù)計(jì)在未來 5-10年，這一應(yīng)用行業(yè)的 生產(chǎn)需求極大。 隨著"精密造船 "時(shí)代的來臨， 高 功率co激光切割技術(shù)及裝備在先進(jìn)國家造船業(yè) 得到了越來越廣泛的普及應(yīng)用。大幅

15、面厚板材激光切割機(jī)在其他重要行業(yè) 也有迫切的需求， 如航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轂的切 割、鋼鐵冶金行業(yè)熱軋鋼坯的激光切割、坦克、 裝甲車厚裝甲精密切割、 發(fā)電設(shè)備中發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子的精密切割等隨著我國鐵路建設(shè)、公路建設(shè)、水利建設(shè)、 水電建設(shè)、能源、礦山建設(shè)、建筑業(yè)等重大工程 的推進(jìn)，到2015年，我國工程機(jī)械市場需求量將 達(dá)到2000億元以上，大幅面厚鋼板激光切割機(jī)將 在我國工程機(jī)械行業(yè)得到普遍應(yīng)用。 2007年，國 內(nèi)某著名重工機(jī)械企業(yè)對 27臺(tái)3m 30m大幅面 20mm厚鋼板激光切割機(jī)進(jìn)行招標(biāo)，由于國內(nèi)激 光企業(yè)無廠家符合技術(shù)要求， 所有訂單都被國外 廠家獲得。另一重工企業(yè)需求 6臺(tái)3mX 30m大幅 面20mm厚鋼板激光切割機(jī)。也全部由國外廠家 中標(biāo)，僅此兩家合同金額就高達(dá) 2億元。全球激光制造技術(shù)發(fā)展飛速， 我國與國際激 光技術(shù)水平的差距有所增大， 高