數(shù)控激光切割

根據(jù)配置的等離子電源大小切割厚度范圍一般在：0.5~100mm以內(nèi)，極少數(shù)進(jìn)口大功率等離子電源能切到100mm以，上但一般也超不過很多。該設(shè)備投資成本根據(jù)等離子切割機(jī)的功率、品牌等不同，價(jià)格不等，使用成本較高，基本上只要能夠?qū)щ姴牧隙寄芮懈睢?

數(shù)控火焰切割機(jī)：普通割炬6~180mm（最大可到250mm），專用割炬也一般不超過300mm，當(dāng)然也可定制到更大，不過一般廠家用不到。該設(shè)備投資成本最低，使用成本也不高，但切割的材料范圍較小。

根據(jù)激光發(fā)生器的大小，切割厚度在0.1~20mm左右一般都不超過10mm，否則投入成本太大，該設(shè)備投資成本在所有的切割方式中是最高的，而且不是高了一點(diǎn)點(diǎn)，使用維護(hù)成本也相當(dāng)高，切割材料范圍較大。

數(shù)控水射流切割機(jī)（簡稱水刀），一般切割厚度都小于20mm，采用高壓水射流并加入磨料(金剛砂或石榴石)的方式切割，切割材料范圍是最廣的，幾乎沒有切不了的東西，設(shè)備投資成本僅次于激光，使用成本也較高，因?yàn)樗械哪チ隙际且淮涡缘?，用過一次就排放到大自然中去了，因此帶來的環(huán)境污染也比較嚴(yán)重。

技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及需突破的共性關(guān)鍵技術(shù)

3.1 國外數(shù)控激光切割技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

目前，國際上有代表性的激光切割設(shè)備制造商有：德國通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美國WHITNEY公司和日本TANAKA公司等，他們的代表性技術(shù)如表1。這些國際知名公司已陸續(xù)開發(fā)出了大功率、大幅面、高速、飛行光路，三維立體、數(shù)控自動(dòng)的激光切割機(jī)，并且每年都在推出新的機(jī)型。如百超2002年推出加速度2g，2007年推出3g的高速機(jī)床，技術(shù)發(fā)展之迅速可見一斑。

隨著激光切割的逐步普及，市場要求進(jìn)一步提高切割效率(高速切割)、降低待機(jī)時(shí)間(自動(dòng)上下料系統(tǒng))、擴(kuò)大應(yīng)用面(向三維立體切割、厚板、高反射材料發(fā)展)、降低運(yùn)行成本(降低電耗)等。國外激光切割技術(shù)發(fā)展趨勢有：

3.1.1 高速度

在設(shè)備的運(yùn)行速度上，目前多家企業(yè)競相開發(fā)高速高精度切割機(jī)，用以取代機(jī)械沖床，例如瑞士百超激光有限公司推出的BYSPEED機(jī)型，切割速度可達(dá)40m/min，加速度為3g，可切割20 mm的不銹鋼，12mm的鋁合金和6mm的紫銅等，其電耗僅60kW，機(jī)器有效利用率可達(dá)95%，在薄板加工效率上與沖床相當(dāng)。

普瑞瑪工業(yè)公司最新推出的SYNCRONO機(jī)床則采用了一種與眾不同的全新設(shè)計(jì)理念，首次在激光切割設(shè)計(jì)中引入了并聯(lián)機(jī)床的概念，并將兩臺(tái)機(jī)床合二為一：一臺(tái)具有極高動(dòng)態(tài)性能和極輕重量的小型切割機(jī)床(切割頭)和一臺(tái)負(fù)責(zé)在大加工范圍內(nèi)移動(dòng)的大型傳統(tǒng)機(jī)床，兩者之間通過數(shù)控實(shí)現(xiàn)完美的同步運(yùn)動(dòng)和最佳的加工效率優(yōu)化。由于切割頭部分的重量極輕，故能實(shí)現(xiàn)非常高的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)機(jī)床還采取了特殊的動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)和專門優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)控制算法，使其在高速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)軌跡光滑且完全避免了振動(dòng)。這種設(shè)計(jì)的結(jié)果使SYNCRONO機(jī)床達(dá)到了一種超乎想象的加T效率，其切割時(shí)的加速度可達(dá)6g，一分鐘內(nèi)可以切割1000個(gè)孔，幾乎比目前市場上最快的切割機(jī)還要快一倍。同時(shí)其運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)手，實(shí)際上，SYNCRONO正在開創(chuàng)一個(gè)激光切割新時(shí)代。

3.1.2 多自由度

激光切割機(jī)廣泛地應(yīng)用到復(fù)雜曲面，工件的加工，如激光切割機(jī)器人、專門用于管材切割的2.5D激光切割機(jī)、3D光纖傳輸激光切割機(jī)等。

以前的三維激光切割機(jī)只能進(jìn)行汽車內(nèi)飾件的切割，無法加工金屬?zèng)_壓件。普瑞瑪工業(yè)公司創(chuàng)造性地將電容式傳感器集成到三維激光切割設(shè)備中，使機(jī)床可以自動(dòng)適應(yīng)沖壓件彈性變形造成的誤差，從而使三維激光切割技術(shù)真正成為汽車車身加工的一種精密、靈活的加工手段，廣泛應(yīng)用于汽車、航天航空工業(yè)、工程機(jī)械、模具、健身器材、鈑金加工等制造領(lǐng)域。

3.1.3 大幅面大厚板

目前，國際上出現(xiàn)了“精密造船”的概念，美國、歐盟、日本、韓國等圍家和地區(qū)的船舶制造普遍采用高功率激光切割技術(shù)。目前國外主流大幅面激光切割機(jī)一般采取機(jī)載激光器結(jié)構(gòu)，加工幅面為3m×25m，切割板厚可達(dá)到40mm，在船舶、艦艇等行業(yè)得到越來越多的應(yīng)用。

3.1.4 智能化

進(jìn)一步把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動(dòng)化的T件定位相結(jié)合，將自動(dòng)排料、切割工藝數(shù)據(jù)庫、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制集成一體，把激光切割的功能部件與其他加工方法組合，制成如激光沖床等多功能加工機(jī)，更符合工廠復(fù)雜加工高效的需要，它兼有激光切割的多功能性和其他加工形式的高速高效的特點(diǎn)，可同時(shí)完成切割、打孔、打標(biāo)、劃線、成形等。2100433B

這種設(shè)備說簡單了就是一只手，用它“抓”著“切割介質(zhì)”，并控制切割的前進(jìn)方向，它的工作原理是：首先編制程序，將程序輸入數(shù)控切割機(jī)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)送前進(jìn)、后退、左、右的指令到機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速，來帶動(dòng)機(jī)床的行動(dòng)，由此而實(shí)現(xiàn)對(duì)割槍的控制。數(shù)控切割機(jī)一般配置火焰割炬、等離子割炬、激光頭、水刀等切割介質(zhì)，所以就有了數(shù)控等離子切割機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)（簡稱激光切割機(jī))、數(shù)控水射流切割機(jī)（簡稱水刀）等等。

適用于各種金屬材料的高精度切割。

數(shù)控激光切割機(jī)可加工的材料

不銹鋼、碳鋼、合金鋼、硅鋼、彈簧鋼、鋁、鋁合金、鍍鋅板、鍍鋁鋅版、酸洗板、鈦等金屬板材及管材切割。

數(shù)控激光切割機(jī)適用行業(yè)

廣泛應(yīng)用于鈑金加工、廣告標(biāo)牌字制作、高低壓電器柜制作、機(jī)械零件、廚具、汽車、機(jī)械、金屬工藝品、鋸片、電器零件、眼鏡行業(yè)、彈簧片、電路板、電水壺、醫(yī)療微電子、五金、刀量具等行業(yè)。

數(shù)控激光切割機(jī)要求

各行業(yè)對(duì)數(shù)控激光切割機(jī)提出了下列要求：

汽車發(fā)念頭和車身沖壓件出產(chǎn)線具有連續(xù)、高效、高可靠性的特點(diǎn)，汽車行業(yè)要求能專門研究汽車零部件的工藝特點(diǎn)、與汽車行業(yè)相互交流共同研發(fā)具有模塊化、系列化的成套柔性出產(chǎn)線。柔性出產(chǎn)線以汽車發(fā)念頭缸體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸、箱體等樞紐加工件加工為對(duì)象，適應(yīng)混流出產(chǎn)的模塊快速組合可重組出產(chǎn)線，把握機(jī)能評(píng)價(jià)、誤差溯源、質(zhì)量控制與治理集成技術(shù)，開發(fā)高速精密、機(jī)能可靠的數(shù)控切割機(jī)，同時(shí)具有高速取料、輔助設(shè)備如具有去毛刺功能等。

大型船舶的樞紐加工件集中在大功率柴油機(jī)的機(jī)座、機(jī)架、氣缸體、缸蓋、活塞桿、十字頭、連桿、曲軸，以及減速箱傳動(dòng)軸、舵軸和推進(jìn)器等，樞紐加工件材質(zhì)為特種合金鋼，一般為小批加工，要求加工成品率100%。樞紐加工件具有重量大，外形復(fù)雜、精度高，加工難度大等特點(diǎn)。大型船舶樞紐件加工需要具有大功率、高可靠性以及多軸的重型、超重型數(shù)控切割機(jī)。

發(fā)電設(shè)備樞紐加工件重量大，外形特殊、精度高、加工難度大、價(jià)格昂貴，如核電站壓力容器單件重達(dá)400~500噸，大型汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子單件重超過百噸，要求可靠工作30年以上。因此，發(fā)電設(shè)備樞紐件制造需要的數(shù)控切割機(jī)特點(diǎn)是大規(guī)格、高剛度、高可靠性。

航空產(chǎn)業(yè)典型零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是大量采用整體薄壁結(jié)構(gòu)，外形復(fù)雜。為了增加航空器的機(jī)動(dòng)性，增加有效載荷和航程，降低本錢，進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)和廣泛采用新型輕質(zhì)材料。大量采用鋁合金、高溫合金、鈦合金、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料、工程陶瓷等。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁件、蜂窩件外形復(fù)雜，孔、空穴、溝槽、加強(qiáng)筋等較多，工藝剛性差。根據(jù)航空產(chǎn)業(yè)加工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求，要求數(shù)控切割機(jī)具有足夠的剛性、操縱簡樸、人機(jī)界面清晰、要求樣條插補(bǔ)、過程平均控制，以減少對(duì)拐角處加工精度的影響，具有在線丈量仿真功能。

激光器 光纖

激光器激光功率 10W—1000W

任選光路形式 光纖傳導(dǎo)方式

切割幅面 1300mm×2500mm

傳動(dòng)方式 伺服滾珠絲桿傳動(dòng)

對(duì)焦方式 跟隨式自動(dòng)對(duì)焦

系統(tǒng)定位精度 0.05mm

控制方式 脫機(jī)運(yùn)動(dòng)控制

支持圖形格式 PLT、DXF、BMP、AI

控制軟件 正版切割軟件

發(fā)展方向

數(shù)

數(shù)控激光切割機(jī)行業(yè)未來的發(fā)展，從適用行業(yè)及企業(yè)來看，數(shù)控激光切割機(jī)重點(diǎn)發(fā)展范圍將圍繞在在以下幾個(gè)方面：

1、高速、精密數(shù)控車床，車削中心類及四軸以上聯(lián)動(dòng)的復(fù)合加工機(jī)床。主要滿足航天、航空、儀器、儀表、電子信息和生物工程等產(chǎn)業(yè)的需要。

2、高速、高精度數(shù)控銑鏜床及高速、高精度立臥式加工中心。主要滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋及航天航空、高新技術(shù)等行業(yè)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)支架、殼體、箱體、輕金屬材料零件和精密零件加工需求。

3、重型、超重型數(shù)控機(jī)床類：數(shù)控落地銑鏜床、重型數(shù)控龍門鏜銑床和龍門加工中心、重型數(shù)控臥式車床及立式車床，數(shù)控重型滾齒機(jī)等，該類產(chǎn)品滿足能源、航天航空、軍工、艦船主機(jī)制造、重型機(jī)械制造、大型模具加工、汽輪機(jī)缸體等行業(yè)零件加工需求。

4、數(shù)控磨床類：數(shù)控超精密磨床、高速高精度曲軸磨床和凸輪軸磨床、各類高精高速專用磨床等，滿足精密超精密加工需求。

5、數(shù)控金屬成形機(jī)床類（鍛壓設(shè)備）：數(shù)控高速精密板材沖壓設(shè)備、激光切割復(fù)合機(jī)、數(shù)控強(qiáng)力旋壓機(jī)等，主要滿足汽車、摩托車、電子信息產(chǎn)業(yè)、家電等行業(yè)板金批量高效生產(chǎn)需求及汽車輪轂及軍工行業(yè)各種薄壁、高強(qiáng)度、高精度回轉(zhuǎn)型零件加工需求。

6數(shù)控電加工機(jī)床類：大型精密數(shù)控電火花成形機(jī)床、數(shù)控低速走絲電火花切割機(jī)床、精密小孔電加工機(jī)床等，主要滿足大型和精密模具加工、精密零件加工、錐孔或異型孔加工及航天、航空等行業(yè)的特殊需求。

7、數(shù)控專用機(jī)床及生產(chǎn)線：柔性加工自動(dòng)生產(chǎn)線FMS/FMC）及各種專用數(shù)控機(jī)床，該類生產(chǎn)線是針對(duì)汽車、家電等行業(yè)加工缸體、缸蓋、變速箱箱體等及多品種變批量殼體、箱體類零件加工需求。

工業(yè)母機(jī)式機(jī)床設(shè)計(jì)，確保了激光切割過程的高速和穩(wěn)定，選配不同功率的光纖激光器，能對(duì)各種金屬和材料進(jìn)行切割打孔高速精密加工，配合跟隨式動(dòng)態(tài)調(diào)焦裝置，在切割過程中，始終能夠保持切割品質(zhì)如一，不失為一款高性價(jià)比的大幅面激光切割機(jī)。