武漢鴻鐳激光設(shè)備有限公司

     隨著我國激光切割機行業(yè)的不斷發(fā)展和強大，激光切割機種類數(shù)目的不斷增多，激光切割機機型的不斷豐富，各大激光切割機企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量不斷地提高。

改變公開以來，我國激光切割機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)激光切割機技術(shù)含量和質(zhì)量較高的制造商寥寥可數(shù)，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)的激光切割機只是在中低檔市場上略占優(yōu)勢，而高等市場幾乎全部被國外產(chǎn)品所占據(jù)。除了一些有經(jīng)驗生產(chǎn)激光切割機的廠商以外，國內(nèi)的一些大學(xué)和科研院所也參與到激光切割機的研制生產(chǎn)中來相信依托各個大學(xué)和科研院所的科研實力。

國產(chǎn)激光切割機的研制生產(chǎn)在不久的將來會有重大的打破。隨著我國激光切割機市場規(guī)模的日趨加大，產(chǎn)品種類的日益繁多，激光切割機廠家的不斷增多，生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，市場對激光切割機的需求也在不斷地膨脹。

當前，國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)必將面臨外商的強有力的競爭，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，更要積較參加全部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)，放眼全部，積較參與競爭。

激光切割機的技術(shù)特點及應(yīng)用

隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，激光設(shè)備已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)中，如激光打標機、激光焊接機、激光打孔機及激光切割機等等，特別是數(shù)控激光切割機械設(shè)備在較近幾年內(nèi)飛速發(fā)展，被廣泛應(yīng)用在鈑金、五金制品、鋼結(jié)構(gòu)、準確機械、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)進行加工外，還可以對非金屬進行切割加工；

5、節(jié)約模具投入資金，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)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)備機架是該激光設(shè)備較主要的部件，不僅絕大多數(shù)零部件都安裝于機架上，而且還要承受工作臺重力以及加、減速過程中的全部慣性沖擊載荷。

數(shù)控金屬激光切割機機架的設(shè)計與研發(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)定運行的條件。

2、根據(jù)功能性要求確定機架的結(jié)構(gòu)、參數(shù)，結(jié)合激光切割機的結(jié)構(gòu)特點，建立起相應(yīng)的動力學(xué)模型。

 　　3、研究機架的結(jié)構(gòu)、參數(shù)對機架的靜、動態(tài)剛度及熱穩(wěn)定性的影響，并為機架設(shè)計提供理論根據(jù)。

   4、確定機架與其他部件間的相互耦合關(guān)系。

因此，在數(shù)控金屬切割機機架的設(shè)計中如何合理布置金屬，減輕自重，提高機身剛度，降低溫度變化對精度的影響，是設(shè)計過程中需要要點考慮的問題。

 　　在數(shù)控金屬激光切割機實際電路中，模擬信號與數(shù)字信號之間有一個強電干擾的問題。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，對輸入和輸出電路可以進行隔離.因而能有效地舒緩系統(tǒng)噪聲，清理接地回路的干擾，有響應(yīng)速度較快、壽命長、體積小耐沖擊等好處，使其在強-弱電接口，特別是在微機系統(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特點：

1、信號傳遞采取電-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、舒緩噪聲干擾能力強；

3、具有耐用、可靠性高和速度快等優(yōu)點，響應(yīng)時間一般為數(shù)以內(nèi)，高速型光電耦合器的響應(yīng)時間有的甚至小于10ns。

故在數(shù)控激光切割機系統(tǒng)電路設(shè)計時，應(yīng)該注意輸入信號電路與單片機連接時的隔離。在這里，采用光電耦合是較常用的方法。

 　　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，都可以進行無變形切割。當然，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，因此激光切割機很困難，甚至不能切割。

盡管激光切割機技術(shù)具體明顯的巨大優(yōu)勢，但是作為高新科技設(shè)備，要使用激光切割機達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。特別在金屬激光切割機切割加工過程中，要選擇合適的切割速度，否則可能會造成幾種不良的切割結(jié)果，主要表現(xiàn)在如下：

 　　1、當激光切割速度太快時，會造成如下不良結(jié)果：

 　�、俜ㄇ懈�，火花亂噴；

 　�、谠斐汕懈蠲娉尸F(xiàn)斜條紋路，且下半部產(chǎn)生熔漬；

 　�、墼斐烧麄�斷面較粗，但無熔漬產(chǎn)生；

2、相反，當激光切割速度太慢，又會造成：

①造成過熔狀況，切割面較粗糙。

②切縫變寬，在尖角部位整個溶化。

③影響切割效率。

       所以，為了使激光切割機設(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給速度是否合適：

 　　1、如果火花由上往下擴散，則表明切割速度恰當；

 　　2、如果火花向后傾斜時，則表明進給速度太快；

 　　3、如果火花呈現(xiàn)不擴散且少，凝聚在一起，則表明速度太慢。

 　　大多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系與無機材料都可以用激光切割機。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。

 　　近年來，隨著大功率激光器的飛速改進和發(fā)展，其在工業(yè)中的應(yīng)用從較初只用于小的或者微細結(jié)構(gòu)的加工發(fā)展到廣泛用來進行大結(jié)構(gòu)件的加工，越來越受到人們的關(guān)注和認可并普遍應(yīng)用于機械制造、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，飛機結(jié)構(gòu)件之間的連接一直采用落后的鉚接工藝，主要原因是飛機結(jié)構(gòu)采用的鋁合金材料是熱處理高度化鋁合金，一經(jīng)熔焊后，熱處理強化效果就會喪失，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。在當時，激光加工主要使用波長為10.6mm的CO2激光器，而鋁對CO2激光的反射率高達97%，通常作為反射鏡使用。但是，激光加工的優(yōu)越性又較大地吸引著從事激光材料加工的科研工作者。他們?yōu)榇烁冻隽舜罅康臅r間和精力來研究鋁合金激光加工的可能性。

目前，高度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制造中，其鋁合金內(nèi)隔板均采用激光加工，實現(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，大大地簡化了飛機機身的制造工藝，使機身重量減輕18%，成本下降21.4%~24.3%，被認為是飛機制造業(yè)的一次技術(shù)大革命。

  激光切割機的發(fā)展趨勢

1、高速、高精度激光切割機由于大功率激光器光束模式的改善及32位微機的應(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隨著可用于激光切割激光器功率 的加大，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、三維立體多軸數(shù)控激光切割機，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，數(shù)控軸數(shù)達到九軸，加工速度快，精度高。在先進國家的汽車生產(chǎn)線上，激光切割機器人的應(yīng)用愈來愈多。目前，三維激光切割機正向效率高率、高精度、多功能和高適應(yīng)性方向發(fā)展，其應(yīng)用范圍將會愈來愈大。

       4、激光切割單元自動化和無人化為了提高生產(chǎn)率和節(jié)省勞動力，目前激光切割正 向著激光切割單元（FMC）和無人化、自動化方向發(fā)展。發(fā)展這種單元自動化系統(tǒng)，必須依賴于現(xiàn)金的自動控制、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及計算機生產(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)市場，并有由6臺大型激光切割機為核心組成的無人化的切割生產(chǎn)線在工廠運行。

5、緊湊型和組合整體化數(shù)控激光切割機隨著激光器提及的縮小和功率的加大，以 及輔助裝置的不斷完善，出現(xiàn)了把激光器、電源、主機、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。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)展一機多用，進一步提高設(shè)備的利用率。

激光切割機市場現(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對覆蓋件、門板等進行準確切邊。再采用激光焊接機械手進行高質(zhì)量自動焊接，不僅確保產(chǎn)品質(zhì)量，而且生產(chǎn)效率較高。在樣車開發(fā)和小批量生產(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)用的廣度和高層度已經(jīng)成為汽車工業(yè)先進性的重要標志。國內(nèi)已有汽車生產(chǎn)企業(yè)引進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)劃中也都有引進計劃。三維激光切割機對提高新車型開發(fā)速度具有重要的促進作用。

開發(fā)高精度三維激光切割機，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的需求更為迫切，如三維立體激光切割機在直升飛機螺旋槳曲面加工中的應(yīng)用，可以大大縮短產(chǎn)品試制時間，提高部件性能。

在世界市場上，激光切割機正在向高功率、大幅面、厚板材方向發(fā)展。切割焊接是造船行業(yè)較基礎(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，國內(nèi)造船企業(yè)已經(jīng)開始進行設(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)計在未來5-10年，這一應(yīng)用行業(yè)的生產(chǎn)需求較大。隨著"準確造船"時代的來臨，高功率CO2激光切割技術(shù)及裝備在先進國家造船業(yè)得到了越來越廣泛的普及應(yīng)用。

 　　大幅面厚板材激光切割機在其他重要行業(yè)也有迫切的需求，如航空航天發(fā)動機轉(zhuǎn)子轂的切割、鋼鐵冶金行業(yè)熱軋鋼坯的激光切割、坦克、裝甲車厚裝甲準確切割、發(fā)電設(shè)備中發(fā)電機組轉(zhuǎn)子的準確切割等。

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，到2015年，我國工程機械市場需求量將達到2000億元以上，大幅面厚鋼板激光切割機將在我國工程機械行業(yè)得到普遍應(yīng)用。2007年，國內(nèi)某有名重工機械企業(yè)對27臺3m×30m大幅面20mm厚鋼板激光切割機進行招標，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3m×30m大幅面20mm厚鋼板激光切割機。也全部由國外廠家中標，僅此兩家合同金額就高達2億元。

大部分國家激光制造技術(shù)發(fā)展飛速，我國與全部激光技術(shù)水平的差距有所加大，高等的激光加工成套裝備幾乎全部依賴進口，致使國外激光制造裝備在我國市場的占有率高達70％。預(yù)計未來10年內(nèi)，我國對這些高性能激光切割系統(tǒng)的市場需求量將達到100億元。如此迫切和巨大的市場需求反應(yīng)出激光加工的手段已經(jīng)覆蓋到國民經(jīng)濟各個重要領(lǐng)域，同時也影響著國防、航空航天等關(guān)鍵技術(shù)的打破，我們不僅僅是解決目前國內(nèi)該產(chǎn)品的空白，同時也旨在解決激光加工領(lǐng)域多層面技術(shù)核心問題，如激光數(shù)控、激光機床新型結(jié)構(gòu)、高質(zhì)量激光加工的技術(shù)瓶頸等。

編輯：鴻鐳激光www.chinalasers.com