激光切割機(jī)原理、優(yōu)勢(shì)及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

一、激光切割機(jī)原理激光切割機(jī)是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開。激光切割屬于熱切割方法之一。激光切割機(jī)的原理見下圖。二、激光切割的發(fā)展現(xiàn)狀1994年湖南大學(xué)激光研究所研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)析架式折疊準(zhǔn)封離型切割與焊接激光器，并獲得國(guó)家發(fā)明專利。每臺(tái)設(shè)備的售價(jià)只有國(guó)外產(chǎn)品的1/2.2003年3月，中科院長(zhǎng)春光機(jī)與物理研究所研制的“數(shù)控激光管材加工設(shè)備”，改變了我國(guó)石油行業(yè)依賴進(jìn)口設(shè)備加工管材的局面。這標(biāo)志著我國(guó)制造先進(jìn)裝備的能力已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。濟(jì)南鑄鍛所數(shù)控機(jī)械公司開發(fā)制造出國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)LC2-18*30型交換式雙工作臺(tái)雙邊驅(qū)動(dòng)數(shù)控精密激光切割機(jī)。在設(shè)計(jì)上突破了兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，一是解決了軸雙邊驅(qū)動(dòng)時(shí)兩個(gè)電極的同步問題，二是解決了升降工作臺(tái)8個(gè)氣缸的同步問題。2004年9月，華工科技成功推出第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)化高性能激光切割機(jī)。日本目前已擁有CO2激光加工機(jī)2萬(wàn)臺(tái)，約占全球激光加工機(jī)總量的1/3，其中80%為激光切割機(jī)設(shè)備。日本自1995年以來，年生產(chǎn)激光加工機(jī)已超過500臺(tái)左右，其中YAG激光切割機(jī)100多臺(tái)。全球的高功率數(shù)控激光切割成套設(shè)備累計(jì)擁有量達(dá)35000臺(tái)（套）左右，而我國(guó)目前高功率數(shù)控激光切割成套設(shè)備的擁有量為1500臺(tái)左右。國(guó)產(chǎn)數(shù)控激光切割機(jī)的主要特點(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)。2007年國(guó)內(nèi)大型激光切割設(shè)備的銷售額達(dá)到15億元，在中低端產(chǎn)品方面基本占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，并有部分產(chǎn)品出口。但與美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的激光切割設(shè)備仍然停留在低端產(chǎn)品階段，而且高功率激光器、激光專用控制系統(tǒng)、激光光束傳輸控制、激光切割專有技術(shù)等絕大部分核心技術(shù)還依賴進(jìn)口。目前，國(guó)際上德國(guó)通快TRUMPF公司、瑞士百超BYSTRONIC和意大利PRIMA等國(guó)際知名公司已經(jīng)開發(fā)出大功率、大幅面、高速、飛行光路、多維立體、數(shù)控自動(dòng)的激光切割機(jī)。在高端激光切割系統(tǒng)領(lǐng)域，我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距，產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口，每年不得不花費(fèi)數(shù)十億元從國(guó)外引進(jìn)相關(guān)技術(shù)與設(shè)備。如船舶制造業(yè)中厚鋼板的激光切割設(shè)備、三維立體激光切割設(shè)備、有色金屬激光切割設(shè)備等，引進(jìn)價(jià)格昂貴、訂貨周期長(zhǎng)、售后服務(wù)無(wú)法及時(shí)保證，嚴(yán)重制約了我圍困民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。并且由于國(guó)外在該領(lǐng)域出口對(duì)我國(guó)有明確的限制，采用許可證制度，嚴(yán)格規(guī)定該項(xiàng)技術(shù)不能用于軍工、航空航天等領(lǐng)域，因此我國(guó)急需突破該項(xiàng)技術(shù)。三、激光切割機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)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。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。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(guó)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。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(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。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。四、產(chǎn)品對(duì)比（一）一種是以德國(guó)TRUMPF（通快）、瑞士BYSTRONIC（百超）領(lǐng)頭的臺(tái)式激光加工機(jī)。這種激光加工機(jī)是在數(shù)控沖床、剪板機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。如果產(chǎn)品材料比較單一,且是大批量的,通快是不錯(cuò)的選擇,切割頭的更換,切割鏡片的清洗非常方便,不過它的手動(dòng)操作功能不怎么好用,（在手動(dòng)操作這一點(diǎn)上百超可以說是做得比較出色的一個(gè)）.加工參數(shù)調(diào)整比較傻瓜,相對(duì)于一般的操作人員來說可能比較喜歡.但可人工調(diào)整的方式?jīng)]有百超來得豐富些（對(duì)熱軋板這類質(zhì)量不是很穩(wěn)定的材料來說）,編程方面：軟件還是不錯(cuò)的,但是個(gè)頭是相當(dāng)?shù)拇?安裝要有點(diǎn)水平,共邊切割應(yīng)用比較好,這點(diǎn)要好比百超的好用得多.至于售后服務(wù)方面,國(guó)外品牌的技術(shù)力量都差不多,配件都是相當(dāng)?shù)馁F！另一種是以日本TANAKA（田中）、日本KOIKE（小池）等領(lǐng)頭的龍門式大臺(tái)面激光切割機(jī)。這種激光切割機(jī)是在龍門式火焰切割機(jī)、數(shù)控等離子切割機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)的這兩種結(jié)構(gòu)的激光切割機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)：通快、百超的這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，在切割6mm以下鋼板的時(shí)候很有優(yōu)勢(shì)，切割速度和移動(dòng)速度相當(dāng)快。但是他的缺點(diǎn)是工作臺(tái)面小，一般為1.5*3米或2*4米，如果切割6米或9米長(zhǎng)板的時(shí)候就必須拆成幾部分再在激光切割機(jī)上切，使得生產(chǎn)效率和材料的使用率下降。這種結(jié)構(gòu)的激光切割