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激光切割技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
點(diǎn)擊次數(shù)：646 發(fā)布時(shí)間：2011-8-12
激光切割是激光加工行業(yè)中zui重要的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，也是激光加工中應(yīng)用zui早、使用zui多的加工方法。它占整個(gè)激光加工業(yè)的70%以上。激光切割與其他切割方法相比，zui大區(qū)別是它具有高速、高精度和高適應(yīng)性的特點(diǎn)。同時(shí)還具有割縫細(xì)、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時(shí)無(wú)噪聲、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑、切割過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)?？汕懈钐间?、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等。激光切割板材時(shí)，不需要模具，可以替代一些需要采用復(fù)雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產(chǎn)周期和降低成本。因此，目前激光切割已廣泛地應(yīng)用于汽車、機(jī)車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。
近年來(lái)，激光切割技術(shù)發(fā)展很快，上每年都以15%-20%的速度增長(zhǎng)。我國(guó)自1985年以來(lái)，更以每年25%以上的速度增長(zhǎng)。當(dāng)然，由于我國(guó)激光工業(yè)基礎(chǔ)較差，激光加工技術(shù)的應(yīng)用尚不普遍，激光加工整體水平與*國(guó)家相比仍有較大差距。因此，在我國(guó)，激光切割技術(shù)的推廣和應(yīng)用潛力很大。
激光切割系統(tǒng)主要由機(jī)床主機(jī)、激光器、控制系統(tǒng)三大主要部分組成?？刂葡到y(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，主要完成加工軌跡控制、焦點(diǎn)位置控制和機(jī)、光、電一體的協(xié)調(diào)控制。數(shù)控激光切割機(jī)的研制屬于機(jī)電一體化范疇，它的研制使生產(chǎn)系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面，方便而易學(xué)的編程方式，以及的切割軌跡控制功能，適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的使用，*地提高了生產(chǎn)率。
1 激光切割機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)
自從第1臺(tái)紅寶石激光器于1960年問(wèn)世以來(lái)，激光技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，如日常生活中的激光打印、CD唱盤與光盤、VCD與DVD視盤、光纖通信、激光測(cè)距、激光掃描條碼。在工業(yè)上，激光被用于切割、焊接、標(biāo)記與熱處理等加工領(lǐng)域。中國(guó)的工業(yè)激光起步并不比西方國(guó)家晚，但由于基礎(chǔ)工業(yè)的薄弱和投資力度的不足，使商品化的激光切割機(jī)研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。目前zui大的制造廠家是上海雷鷗激光設(shè)備廠（上海嘉定），每年可生產(chǎn)30臺(tái)2-5 kW的橫流式CO:激光器，供焊接與表面熱處理使用，也可少量生產(chǎn)1.0-1.5 kW軸流式二氧化碳激光器供切割用，南京東方激光公司引進(jìn)*，每年可生產(chǎn)10臺(tái)1.5、2.0 kW封閉式軸流式二氧化碳激光器。此外，長(zhǎng)春光機(jī)所和上海光機(jī)所也生產(chǎn)少量工業(yè)激光器。
我國(guó)北京機(jī)床研究所、核工業(yè)部濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所、北京機(jī)電研究院近年也相繼推出了國(guó)產(chǎn)的數(shù)控激光切割機(jī)。沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司引進(jìn)意大利普瑞瑪公司數(shù)控激光切割機(jī)制造技術(shù)合資生產(chǎn)，推出了自己的激光器。
目前我國(guó)擁有的整臺(tái)套的激光切割加工系統(tǒng)不足千臺(tái)，而且分布在全國(guó)近200家的激光加工部門中，其中90%為二氧化碳激光器。國(guó)產(chǎn)數(shù)控激光切割機(jī)的主要持點(diǎn)是，價(jià)格較低，約是進(jìn)口價(jià)格的1/3；激光器功率較低，一般為1.5kW 以下。與國(guó)外機(jī)相比表現(xiàn)為切縫寬，表面質(zhì)量、機(jī)械精度、整機(jī)的穩(wěn)定性、柔性較差，但具有價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)，因此，繼續(xù)深人開發(fā)和發(fā)展國(guó)產(chǎn)化的較高質(zhì)量的數(shù)控激光切割機(jī)，以較低的價(jià)格推向市場(chǎng)是一項(xiàng)很重要的工作。
2 激光切創(chuàng)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)
（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)薄板的飯金加工向著重工業(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(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)，其zui大加工工件尺寸可達(dá)3600 mm x 3600 mm x 600 mm，數(shù)控軸數(shù)達(dá)到九軸，加工速度快，精度高，在6平方米范圍內(nèi)加工誤差僅在0.1 mm之內(nèi)。在*國(guó)家的汽車生產(chǎn)線上，激光切割機(jī)器人的應(yīng)用愈來(lái)愈多。目前，三維激光切割機(jī)正向率、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(lái)愈大。
（4）激光切割單元自動(dòng)化和無(wú)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(wú)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*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(guó)外已有各種各樣的激光切割單元可供應(yīng)市場(chǎng)，并有由6臺(tái)大型激光切割機(jī)為核心組成的無(wú)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)
隨著激光器體積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