激光切割技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

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1、激光切割技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢　　摘要：介紹了激光切割技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提出了該技術(shù)的發(fā)展日標(biāo)及需要解決的技術(shù)問題。關(guān)鍵詞：激光切割機(jī)現(xiàn)狀發(fā)展引言激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項應(yīng)用技術(shù)，也是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。它占整個激光加工業(yè)的70%以上。激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是它具有高速、高精度和高適應(yīng)性的特點。同時還具有割縫細(xì)、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時無噪聲、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑、切割過程容易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點。可切割碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復(fù)合

2、材料等。激光切割板材時，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，激光切割技術(shù)發(fā)展很快，國際上每年都以15%一20%的速度增長。一、概述國內(nèi)外激光切割應(yīng)用現(xiàn)狀6激光切割是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。以日本為例，目前已擁有CO2激光切割機(jī)2萬多臺，約占全球激光加工機(jī)總量的1/3，其中80%為激光切割設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，自1995年以來，年生產(chǎn)C02激光切割機(jī)已超過5

3、00臺左右，其中YAG激光切割機(jī)100多臺。而我國至今卻只有600多臺套激光切割機(jī)在使用中。因此，在我國，激光切割技術(shù)的推廣和應(yīng)用潛力很大。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)需要改造，許多鈑金加工領(lǐng)域有待開發(fā)，許多工業(yè)城市也需要建立激光加工中心。二、激光切割技術(shù)發(fā)展趨勢及特點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。目前國際先進(jìn)水平的激光切割機(jī)的切割速度已達(dá)到20m/min以上，兩軸快速運(yùn)動可達(dá)250m/min，加速度最大為109，定位精度達(dá)0.

4、01mm/500mm。采用高速、高精度的激光切割機(jī)，在切割板厚lmm，直徑10mm的小圓時，每分鐘能切割500多個，而其直徑誤差不大于50mm，實現(xiàn)了真正意義上的飛行切割技術(shù)。2.厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割機(jī)6如上所述，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。6kW大功率激光器，能切割低碳鋼板最大厚度達(dá)32mm的大尺寸工件。由于厚板激光切割技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前已經(jīng)嘗試使用3kW的激光器切割通常需要用6kW激光器才能切割的32mm厚的低碳鋼板.并已用于試生產(chǎn)。此外

5、，激光切割機(jī)的加工尺寸范圍也在不斷擴(kuò)大，目前生產(chǎn)最大激光切割機(jī)的機(jī)寬可達(dá)5.4m，長達(dá)6m。這都說明了厚板、大尺寸激光切割技術(shù)正在逐漸提高。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5軸或6軸三維激光切割機(jī)，其最大加工工件尺寸可達(dá)3500mmx1200mm，數(shù)控軸數(shù)達(dá)到9軸，加工速度快，精度高，在6.2m范圍內(nèi)加工誤差僅在0.1mm之內(nèi)。在先進(jìn)國家的汽車生產(chǎn)線上，YAG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

6、將會愈來愈大。三、激光切割技術(shù)發(fā)展前沿自1960年紅寶石激光器問世以來，激光加工技術(shù)至今已發(fā)展到第三個時期了。為了實現(xiàn)上述技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，在2l世紀(jì)初，激光切割需要研究、開發(fā)和解決的主要問題如下。1.激光器的改進(jìn)。包括2kW級以上CO。激光器光束模式的改善、YAG激光束發(fā)散角的減小和超小型大功率氣體激光器的開發(fā)等。2.光束傳導(dǎo)系統(tǒng)功能部件的研究。6提高大功率激光光束傳遞和聚焦光路系統(tǒng)的可靠性及性能，包括大功率光路系統(tǒng)中熱變形補(bǔ)償及其監(jiān)測系統(tǒng)的研究、光軸的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)及防反射光光學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)和YAG光導(dǎo)纖維傳送系統(tǒng)的小型化及消除象

7、差等問題的解決。采用補(bǔ)償控制等方法使切割工作臺超高速化、高精度化，提高激光切割機(jī)器人的移動速度和精度，NC控制計算、處理的高速化等。3.切割軟件的功能改善及激光切割T藝控制。利用CAD/CAM.研制高速自動示教編程系統(tǒng)，以縮短三維立體激光切割機(jī)的編程時間。開發(fā)快速的、空間的高分辨率傳感器及其監(jiān)測系統(tǒng)等，建立適應(yīng)性控制。四、數(shù)控激光切割機(jī)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)1.高速、高精度激光切割機(jī)及切割工藝我國的數(shù)控激光切割機(jī)生產(chǎn)，經(jīng)過近20年的發(fā)展已取得了很大成就。但與國外先進(jìn)產(chǎn)品相比，還有較大差距，主要表現(xiàn)在切割機(jī)的運(yùn)行速度低，動態(tài)精度差，配套功能

8、不夠，切割工藝參數(shù)不完善和切割斷面質(zhì)量不易保證等。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，必須生產(chǎn)出新型的高速、高精度的激光切割機(jī)，以滿足國內(nèi)日益增長的生產(chǎn)需要，數(shù)控激光割機(jī)應(yīng)具備專用切割工藝參數(shù)，配有激光專用自動編程系統(tǒng)及自動排料、套料系統(tǒng)，減少編程時間，提高板材利用