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淺議我國數控激光切割技術的發（fā）展趨勢

2018-9-27 來源：青島聖族激光機械有限公司作者：王天勇

摘要：在我國數控激光切割技術應（yīng）用過程中，技術人員應該根據加工係（xì）統的性（xìng）能、加工材料和工藝參數進（jìn）行分（fèn）析，有效控製影響（xiǎng）激光切割質量的因素（sù）。在數控激光技術應用活動中，根據不同的材料厚度和種類，選擇合適的工藝參（cān）數，從而提高（gāo）激光切割（gē）的加工質量。本文從數控激光切割技術的發展趨勢進行（háng）分析，提出幾點有利於增強激光行業發展效率的可行性建（jiàn）議。

關（guān）鍵詞：數控機床；激光切割；發展趨勢；市場增長

未來我國的激光切割（gē）技術在發生器的選擇上將會更（gèng）具多樣（yàng）性，發生器的動力供應類型更加多（duō）樣化，能量輸出更（gèng）加穩定，結構具有（yǒu）一定的（de）特色，激光（guāng）器切割（gē）機的使用費（fèi）用（yòng）將會（huì）顯著降低，對（duì）人體的傷害也會顯著（zhe）減少。數控激（jī）光切（qiē）割技術應用領域（yù）不斷（duàn）增（zēng）多，我國三維立體切（qiē）割、自動聚焦和恒光路技術逐漸（jiàn）成（chéng）熟，使用機載激光器（qì）通過移動光束對大幅麵厚板材進行激光切割的技術操作也將逐步完善。

1 、數控激光切割技術的內涵分（fèn）析

從整體上來說，激光切割的工作原理是使用反射鏡處理激光束對被割材料進行處理（圖 1）。激光器對（duì）反射鏡的特定位置發射（shè）激光束，經（jīng）過反射鏡折射之後，由一個特殊透鏡對激（jī）光束進行（háng）聚（jù）攏對焦處理。

在激光（guāng）切割的過（guò）程中，輔助氣體由噴嘴噴（pēn）出加入到激光對（duì）焦光束中，最終形成了蘊含較強能（néng）量的切割（gē）工具。激光切割的功率大小受到噴嘴移動速度的影響，被割材料（liào）上的切割處理需要參考機床平台的（de）運動軌跡來實現。數控激光切割主要用來切割金屬，除了切（qiē）割這種高硬度的物（wù）質，不同的激光技術（shù）能（néng）夠（gòu）完成（chéng）三維切割、皮革木頭紙張切割和玻（bō）璃陶瓷類切割（gē）等，使（shǐ）用激光直寫技術還能夠完成醫學治療方麵的操作活動。

在激光切割質（zhì）量（liàng）係統控製中（zhōng），技術人員應該合理調整不同聚焦透鏡（jìng）的位置，使用多軸運（yùn）動（dòng）控製（zhì）卡，對濾光片與 CCD 光束（shù）運動軌跡進行控製。在數控激光控製活動中，技術人員應該根據（jù）數控係統中可承受加工（gōng）板（bǎn）材尺寸的參數，合理調整激光束運動的（de）定位速度（X/Y 軸）。根（gēn）據有效切割長度確定最（zuì）大加工（gōng）速度，在激光束的方向處（chù）理上，將切割的定位精度誤差控製在合理的範圍內。根據數控激光切割器（qì）的（de）發展（zhǎn）趨（qū）勢來看，不同材料的切割厚度不同.

圖 1

2 、數控（kòng）激光切割技術（shù）的發展趨勢介紹

激光切割技術的應（yīng）用比較廣泛，它是我國數控機床生產中（zhōng）的一種精密技術，它有多種不同的模式和（hé）屬性。不同的激光種類工（gōng）作模式不同，激光功（gōng）率（lǜ）和（hé）光束偏振（zhèn）的差異，決定了激光在切割過程中具有不（bú）同的（de）模式（shì）穩定性。

激光加工新技術中主要有激光三維刻蝕、激光微結構製造、激光 -SPM 複合加工和準分子掩膜刻蝕等。我國（guó）工業加工和生產領域對於數控激光技術比較重視（shì），技術研發人（rén）員應該認真分析（xī）數控激光切割技術的特征與應用現狀，對數（shù）控切割的技術應用模式進行優化。我國數控激（jī）光切割技術將會向高速度（dù）和多自由度的方向（xiàng）發展，由於近年來國內高功率數控激光切割機市場增長趨勢明顯，工業製造領域對（duì）於激光切割（gē）機的需求總量不斷上升。

為了迎合市（shì）場需求的發（fā）展（zhǎn），國內數控激光機（jī）器（qì）生產與製造領域，將會出現高速（sù）高精激光切割機、三（sān）維立體激光切（qiē）割機、大幅（fú）麵厚（hòu）板材激光（guāng）切割機以及其他（tā）專用激（jī）光切割機（jī）設備（bèi）等。激光切割機的切割能力逐漸增強，切割技術的適應性和自由（yóu）度也會不斷增加。橫（héng）向激光切割機使（shǐ）用龍門移動光路處理技（jì）術（shù），在切割的同時完成等離子雲檢測等作業（yè）。新型的 2.5D 和 3D 激光切割機帶有雙激光器的切割係統能夠滿足工（gōng）業製造領域中的高速切割要求，滿足對高難度零件進行加工的需求。使用（yòng）光纖激光切割機設備還能夠對（duì）高硬度的材料進行切割，並（bìng）且切割之後的創麵比較整齊，利於後期（qī）的塗裝加工作業。

3 、我國數控激光（guāng）切割技術的應（yīng）用分析

3.1 數控激光切割技術的通用標準分析

目前（qián）我國激光（guāng）切割機的行業參數通用標準，主要為德國激光切割（gē）機等。數控激光切割技術的發展趨勢向耗能量最省的方向發展，並（bìng）且可供激光器運轉的工作氣體種類適應性更強。目前數控激光技術領域中（zhōng）常（cháng）見的兩種激光切割機為 SLAB-D025 激光器（2500W）和軸快流激（jī）光器（3000W），這兩種激光切（qiē）割技術代表了當前工業生產領（lǐng）域的主流發展內（nèi）容。

SLAB-D025 激光器的結構原理為板式（shì）放（fàng）電、擴散冷卻，它沒有固定的氣體流動裝置，氣體無需流動，因此無（wú）氣體動力裝置。這種（zhǒng）激光器的光束特性為 TEM00 模式，光束的發散角為 0.15mrad, 激光器輸出窗口鏡片壽命為（wéi） 40000 小時左右，脈衝頻率（lǜ）為5000HZ，且僅有門脈衝功能。SLAB-D025 激光切割機的工作氣體種類較多，主要為一氧（yǎng）化碳、氦（hài）氣、氮氣、二氧化碳等，這種切割機還可以使用德（dé）國專用的混合氣體，混合氣體的一（yī）氧化碳總量為 6%，其他氣體為 94%。

這種激光切割機的（de）耗氣（qì）量最省，僅為 0.2L/H。而當前另一款主流（liú）的激光切（qiē）割機為（wéi）軸快流的機器設備，它的結構原理為快速軸流放電的運動特（tè）征，渦（wō）輪機為氣體流動（dòng）東西裝置。這種（zhǒng）激光切割機的耗氣量比較（jiào）大，高達 35L/H，但是它的切割效率最高。軸快流數控激光切割機的脈衝頻率可（kě）以調節，具有超脈衝、特超（chāo）脈衝的多種功能，可（kě）以輸出 2.5 倍的額定功率。（即 3000W 的激光器可（kě）以輸出 7500W 的功（gōng）率），及（jí）其的穿孔能力和切割能力（lì）都比較強。

3.2 我國（guó）激（jī）光切割技（jì）術的發（fā）展展（zhǎn）望（wàng）分析

我國目前已經能夠獨立生產數控切割機，並且使用二氧化碳和光纖作為激光器的發生（shēng）器，可以使用搭載式龍門激光切割，不會受到光路（lù）衰減的限製，其主要優勢為（wéi）切割中厚板材。

激（jī）光切割技術的新市場朝著超高精度作業領域發展，激光切割（gē）的切口寬窄度和切（qiē）口表（biǎo）麵粗糙度等控製（zhì）精度更（gèng）高。激光切割市（shì）場處理材料的類型更加廣泛，材料切割市場中新的發展（zhǎn）領域將會進入到紡（fǎng）織機械、糧（liáng）食機械、醫（yī）療機械、燈具裝飾、包裝（zhuāng）業、船舶、汽車、航空和鋼鐵工（gōng）業等領（lǐng）域。激（jī）光加工開發新市場包（bāo）括激光數控（kòng）車床加工設（shè）備市場，進入應用領域主要包括磨具、器件、機械、船（chuán）舶、汽車、航（háng）空（kōng）和鋼（gāng）鐵工業等領域。

采用運動控（kòng）製器進行軸 I 伺服控製和軸（zhóu） N 伺服（fú）控製，調節 I/O 輸入（rù）與輸出（chū）的方向，確保被割材料的切割表麵更（gèng）加（jiā）平滑，降（jiàng）低激光切割中造成的邊（biān）角毛料磨損現象。根據（jù）數控係統的硬件結構，進行控製係統（tǒng）的簡化審計，使用（yòng）主板（PC 總線）實現對於整個激光處理係（xì）統的控製。在激光切割技術的發展中（zhōng），重點對軟（ruǎn）件控製板塊功能實現進行優化升級。

4 、結語

我國數控激光切割技術將朝著新的領域發展，工業生產對於（yú）激光處理類研發產品的需求，要求技術人員不斷開發新的市場。為了提升數控激光切割技術（shù）的工作（zuò）效率，技術人員應該對數控激光係統的控製板塊進行優化。其中，數控激光切割的係（xì）統（tǒng）管理模塊中，技術人員應（yīng）該做好係（xì）統數據庫管理工作。根據標準工藝（yì）庫管理標準，對激（jī）光切割模式進行（háng）實時監督檢測，按照常用加（jiā）工（gōng）方法的（de）要求進行現行加工工藝（yì）參數的檢測，並且對比行業工藝標準參數進行分（fèn）析，對不合理的工藝編製信息進行修改。

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