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【CCMT2024展品評述】部分激光（guāng）加工及增材製造（zào）展品評述（shù）

2024-5-31 來源：機床協會作（zuò）者：-

【編者按】CCMT2024（第十（shí）三屆中國數控機床展覽會）已於4月12日圓滿落幕。展（zhǎn）會期間，主辦方中國機床工具工（gōng）業協會有關分會組織人員針對本專業領域（yù）展品進（jìn）行評述（shù），現編發部分文章，供業界參考。文章觀點僅代表作者本（běn）人。

在CCMT2024展（zhǎn）會，參展的激光加工及增材製造機床企業近30家，涉（shè）及展品近50台。整體來看，國產（chǎn）激光產業（yè）的（de）發展越來越有活力（lì），自主研發激光工藝軟件和CAM軟（ruǎn）件逐漸成為主流，光纖激光器功率技術與相配的光學元器件技術不斷取得突破，激光（guāng）加工裝備的工藝能力、光機電協（xié）同控（kòng）製、模塊化和智能化不斷（duàn）進步，特別是大功率激光加工裝備的發展勢頭（tóu）喜人。激（jī）光加工裝備正在向（xiàng）自動化、智能化、定製（zhì）化方向發（fā）展。

一、激光（guāng）切割機床

隨著超快激光器的快速發展，激光切割機床可對難（nán）加工材（cái）料如陶瓷、藍寶石和玻璃等進行（háng）高（gāo）精度加工，擴展了激光切割在微電子和消費電子行業的應用。三維激光切割機和超大功率激光切割機的出現，部分替代了（le）傳統的火焰切割、等離子切割、高壓水切割（gē）等切割工藝。

從本屆展會激光（guāng）切割機床的技術參數（shù）和技術特點來看（kàn），高動態特性和萬（wàn）瓦級激（jī）光器成為激光切（qiē）割機床的標配，智（zhì）能化成為（wéi）激光切割機的發展趨勢。大功率（lǜ）激光切割在切割速度、應用成本、能量轉換效率、材料適應性等方麵具備綜合（hé）優勢，本屆展會展（zhǎn）出的激光切割設備普遍（biàn）配置了（le）20kW/30kW/40kW級（jí）激光（guāng）器，部分切割機可配置80kW激光器。得益於先進（jìn）的結構形式與新材料的應用，激光切割機床（chuáng）普遍采用直驅直聯的驅（qū）動方式，在動態特性（xìng）方麵表現優異，機床可實現較高的轉速、線速度、加速（sù）度以及高頻（pín）動作，從而進一步提高加工效率。

大族激光智能裝備集團有限公司的G6025HF高速激（jī）光切割（gē）機，最高可選配80kW激光器，與（yǔ）50kW、60kW激光器相比，在切割厚度、效率、精度等（děng）方麵大幅（fú）提升。Mix-M混氣（qì）高質量切割（gē）20-40mm碳鋼，80kW相較60kW的切割速度提升20-50%；氮（dàn）氣切割30mm以上不鏽鋼厚板，80kW相較60kW切（qiē）割速度平均提升50%以上。機床加工幅麵為（wéi）4000mm×2000mm、工作（zuò）台最大（dà）承重7000kg；機床（chuáng）采用中空（kōng）一體床身結（jié）構的（de）設計，可以最大限度地規避（bì）超高功率受熱（rè）變形風險，滿足超（chāo）高功率使用要求；可（kě）實（shí）現最大加速（sù）度2.5G，160m/min的定位速（sù）度，±0.03mm/m和±0.02mm/m的（de）定位精度和重複定位精（jīng）度；使用自主開發的數控（kòng）係統，插補周期小於0.25ms；配置完整的萬瓦級切割專家工藝（yì）數據庫，擁有零秒穿孔、厚板（bǎn）穩定切割、低氣壓切割、潔淨切割等多（duō）種獨特（tè）工藝技術。

圖1 大族激光G6025HF超高功率（lǜ）激光切割機

廣東宏石激光（guāng）技術（shù）股份有限公司的GV領航款G6025H全直驅激光切割機，可配激光器功率範（fàn）圍為6-60kW、加工幅麵4064mm×2040mm、工作（zuò）台最大載重約5000kg；X、Y、Z軸（zhóu）采用（yòng）直線（xiàn）電（diàn）機驅動，全閉環控製，最大聯動速度300m/min，最大聯動加速度6G，可實現（xiàn）±0.01mm的定位精度；設備集成自動更換噴（pēn）嘴、視覺尋邊、視覺（jiào）餘料、自動上下（xià）料（liào）和料庫等模塊提升（shēng）了設備的柔性和（hé）智能化水平。

圖2 宏山激光G6025H激光切割機（jī）

奔騰（téng）激光（浙江）BOLT Ⅶ 6025激光（guāng）切割機，可選配2-60kW激光器，碳鋼板最（zuì）大切割厚度30mm，加工幅麵（miàn）為6000mm×2500mm，機械定位精度為0.06-0.08mm，重複定位精度為（wéi）0.02mm；機床采用龍門移動式結構，運動係統部分與承載交換工作台分（fèn）離，提高了機床的動態性能（néng）；采用直線（xiàn）電機驅動，X軸與Y軸最大加速度4G，X軸與Y軸（zhóu）最大聯動速度160m/min；BOLT係列激光切割機配備PENTA超級切割頭，可實現超速省氣（qì）切割、超淨切割、坡口切割、超（chāo）快切割（gē）、無渣快速穿孔（kǒng）、精密零件切割；配置全新SM控製軟件，集成雲服（fú）務（wù）與遠程運維係（xì）統，提升（shēng）了設備的智能（néng）化水平。

圖3 奔騰激光BOLT Ⅶ 6025激（jī）光切割機

隨著現代工業的發展（zhǎn）進步，航空航天（tiān）、汽車製造、電（diàn）子產品等領（lǐng）域三維（wéi）自由曲麵切割需求（qiú）不斷湧現，對激光切割設備的曲（qǔ）麵加工（gōng）能（néng）力提出（chū）了新的要求（qiú），三維五軸激光切割機應（yīng）運而生。

華工激光SF係列三維五軸激光切割智（zhì）能裝備，適用於汽車熱成形件、金屬曲麵、管件等異（yì）形件的三維（wéi）加工和高精度切割，切割精度高、速度快、運行穩定，可完美（měi）解決金屬曲麵切孔及（jí）修邊等問題。該係列機床有多種加（jiā）工幅（fú）麵，並（bìng）可根據（jù）客戶需求選擇（zé）旋轉式､平移式或（huò）固定工作台；配備（bèi）全功能高可靠性數控係統與（yǔ）自主研發的（de）高性能輕量化切割頭（tóu），兼容焊接頭和切割頭（tóu）可自由切換，極大提高了裝備（bèi）的柔性（xìng）；集成自主研發的CAM軟件，支持離線編程與在線修改；激光工藝軟件，配置強（qiáng）大的專家激光工藝數據庫，兼容焊接切（qiē）割兩種（zhǒng）模式，可（kě）實現各種金屬工（gōng）件三維焊（hàn）接與切割問題；采用龍門雙驅結構，穩（wěn）定（dìng）性高（gāo），可保證長期（qī）高速、高精（jīng）穩定加工，X/Y/Z軸定（dìng）位精度和（hé）重複定位（wèi）精度可達±0.05mm和±0.03mm，A/C軸定位精度和重複（fù）定位精度分別（bié）為0.03º和0.01°；采用四位一體（tǐ）智能化遠程運維（wéi）係統，實現設備監控服務、售（shòu）後服務管理、常規保（bǎo）養和健康保障一體化管理操（cāo）作；設備的拓展性較強，支持（chí）焊接、視覺檢（jiǎn）測、自動上下料等輔助功能的拓展，用戶（hù）可根據實際生成需求進行選配。

圖4 華工激光AUTOBOT3015

二、管材激光切割（gē）機床

管材激光切割機專用於圓管、方管的切割，從（cóng）眾（zhòng）多展品的技術參數和技術特點來看，加工（gōng）精度（dù）不斷提高，模塊化、自動化、智能化方麵進步斐然，針對管材切割應用場景，開發（fā）高柔性的半自動/全自動上料模塊、半自動/全自動下（xià）料模塊（kuài）、伺服托料模塊、生產監控模塊（kuài）、上下遊數據交換模塊、管材內壁除渣模塊，並可根據客戶要求定（dìng）製全自動管材切割產線。

濟南邦德激光股份有限公（gōng）司四卡盤M係列產品，可以（yǐ）針對圓管、方管、矩形管（guǎn）、槽鋼、角鋼（gāng）、工字鋼等進行激光切割加工；采用四（sì）卡盤結構，能實（shí）現雙工序（xù）並（bìng）行加工和零尾料加工；坡口角度和坡口形（xíng）式（shì）可控，坡口角（jiǎo）度範圍±45°，坡口形式包括V型、Y型、X型、K型等；可切割管材壁厚最高可達20mm，可加工管材最大長度為12000mm，管材最大重量為3000kg，最大落料長度12000mm；集（jí）成視覺防撞功能，確保下料安全（quán），規避人（rén）身傷害風險；上料下料側均排布伺服隨動托輥，並附（fù）有對中裝置，有效解決管材下垂和甩動帶來的切割精度不良問題；集成智能製造生產管理軟件和氣壓智能控製模塊，工作時全（quán）程無須人（rén）工幹預；控製軟件集成高質量切割工藝包、視覺一秒尋（xún）邊、無極穿孔模塊，進一步提升機床的（de）工藝範圍和切（qiē）割工藝質量。

圖5 邦德激光M係列管材激光切割機

江蘇亞（yà）威機床股份有限公司的（de）YTF激光切管機，加工範圍（wéi）為（wéi）圓管直徑50-560mm，方管尺寸50-400mm，卡盤夾持管材重量為1600kg，定位精度（dù）±0.05mm，重複定位精度±0.03mm；機床（chuáng）選用側（cè）掛式床身，方便搭配（pèi）自動上下（xià）料結構，有利（lì）於各種管材的平行進出料；三（sān）卡盤設計，可實現（xiàn）零尾料（liào）加（jiā）工；搭配擺動切割頭，可實現管材（cái）的坡口切（qiē）割；自動化配套，可提（tí）高整（zhěng）體加工效率，特別是滿足超長管、重型管、大口徑（jìng）管（guǎn）材的安全高效上下料。

圖6 亞威（wēi）YTFD3-12050-6kW激光切管機

隨著近年來國（guó）內工業智能化（huà）以及加工精密化發展趨勢（shì）不斷攀升，國內金屬切割（gē）機市（shì）場滲透率不斷提高、應用領域（yù）不斷擴展，行業發展前景（jǐng）較好。未來隨著國內新（xīn）能源汽車、航空航天、軌道交通等高（gāo）附加值工業（yè）不斷（duàn）發展，國內高功率激（jī）光切割機（jī）市場需求將不斷增加，激光切（qiē）割機行業（yè）將朝著大幅麵、高功率、高效率、高智能（néng）化趨勢不斷發展，行業發展潛力巨大。

三（sān）、激光精密加工機（jī）床

隨著超快激光技術的發展和進步，皮秒、飛秒等超快激光加工，憑借其超越衍射極限的加工精度和極高能量密度等特點，在硬質合（hé）金、金（jīn）剛石、陶（táo）瓷、藍寶（bǎo）石（shí）、半導體材（cái）料及（jí）各（gè）種纖（xiān）維複合（hé）材料等（děng）難加工材料的（de）高（gāo）精度、高效率加工（gōng）中（zhōng）占有越來越重要的地位（wèi），在醫學、微納加工和航空航天等領域展現出巨大的應用潛（qián）力，如超快激光製備微流道在微納米尺度（dù）空間中精確控製（zhì）流體，可應用於癌（ái）症早期（qī）診斷和預防、藥物合成分析、藥（yào）物篩選遞送等，助力藥物開發；超快激光製（zhì）備功能材料，結合功能材料的設計，實現（xiàn）具有抗菌、自清潔或增強（qiáng）光吸收的功能表麵；超快激光製備抗反射微納結構，提高航空航天部件（jiàn）的電磁（cí）載荷、熱控、推進性能。這些技術的發展不僅對製造業產（chǎn）生了深遠影響，也為科學（xué）交叉應用提（tí）供了新的工具和方法，展現了其在未來發展中的巨大潛力和價值。本屆展會中，廣（guǎng）東原點智能（néng）、深圳牧激、南京中（zhōng）科煜宸、SYNOVA（禧諾法）和北京安（ān）德（dé）建奇等廠家展示（shì）了一係列超快激（jī）光（guāng）精密加工機床，GF、中科（kē）微精等廠家展出許多超快激光精密加工樣品，充（chōng）分展現了超快激光加工的應用潛（qián）力。

1．水導激光加（jiā）工機床

水導（dǎo）激光加工（gōng）通過將大功率脈衝（chōng）激光束耦合到水射流之中後作用於工件表麵進行加工，在保證加工精（jīng）度的同時無需進行激光聚焦和距離控製。水導激光加工適用於無錐度孔的製備，水射流（liú）的存在降低了（le）脈（mò）衝激光加工對材料的熱（rè）損傷，提高了（le）切割邊緣的均勻性，有效防止激光燒蝕後熔融物附（fù）著在加工表麵。水導激（jī）光加工機（jī）床的核心技術在於水射流水柱的直徑和長度。近年來，水導激（jī）光加工機床應用領域逐步向精密精工領域靠攏，水柱的直徑不斷縮小，水柱（zhù）的（de）長度不管增加，光路（lù）同步（bù）控製（zhì）性能不斷增強，市場上水導激光機床製備微孔、深孔的能力不斷（duàn）提升，配合運動控製可（kě）實現任意錐度製孔。

南京中科煜宸激光技術有限公司的RJ305水導激光加工機床，X/Y/Z軸行程分別為350/430/350mm，A軸行（háng）程-120~+20°，C軸行程（chéng）n×360°，工作容積（H×Φ）為260×Φ260mm；機床采用直驅電機驅動、高精（jīng）密傳動部件、亞微米級光柵尺（chǐ）以及（jí）大理石鑄造礦物床（chuáng）身，X/Y/Z軸的定（dìng）位精度和重複定（dìng）位精（jīng）度分別可以達到5µm和3µm（ISO測試標準（zhǔn））；數控（kòng）係統（tǒng）采（cǎi）用國產華中848五軸聯動數控係統，集成（chéng）了全自動偏移校準係統，可實現激光噴嘴校準、自動射流角度校正。噴嘴的最小直徑為50µm，切割麵光滑（huá），切割邊（biān）緣Ra≤0.2，可實現無錐度製孔，加（jiā）工精度為±0.005mm。該係列水（shuǐ）導激光機（jī）床解（jiě）決（jué）了幹（gàn）式激光（guāng）器加工過程中熱損傷、微裂紋、碎屑沉積、錐度和精度不足等問題。同時專為自動生（shēng）產大尺寸刀具（jù）、多齒金剛石刀具（jù）以及其他3D加工而設計了激光微射流LMJ加工係統。

圖7 中科煜宸RJ305水導激光加工機床

2. 五軸超快激（jī）光加工機床（chuáng）

為滿（mǎn）足三維異（yì）形構件日益增長的加工需求，此（cǐ）類機床融合（hé）五（wǔ）軸聯動機床與超快激光加工係統，可（kě）在（zài）發揮超（chāo）快激光精密（mì）加工（gōng）能力的基礎（chǔ）上保證加工範圍，實現曲麵、複（fù）雜型麵零（líng）部件的鑽孔、焊接、切割、微結構加工和紋理加工。從展品的應用場（chǎng）景來看，刀（dāo）具加工是五軸超快（kuài）激光（guāng）設備的主要應用方向（xiàng），五軸聯動加工係統與超快激光加工係統的集成、專用CAM軟（ruǎn）件和麵向不同應用場景的功能（néng）模塊開發，是各個廠家相關機床開發的技術高地（dì）。

深圳市牧激科技有限公司530DH超精密雙（shuāng）激光五軸（zhóu）加工機床，集成雙激光加工係統，可一次性實現超硬刀具的粗加工（gōng）和精加（jiā）工，提高加工效率；最大加工刀具尺寸（cùn）為（wéi）長度615mm、直徑300mm，最小加工刀具直徑為0.3mm，可加工PCD、PDC、CBN、PCBN、MCD、CVD刀具（jù）/刀片；機床的床身采用天然花（huā）崗岩，X、Y、B、C軸（zhóu）采用直驅技術，全閉環控製（zhì），X/Y/Z軸的定位精度為0.002mm，B軸定位精度3″，C軸定（dìng）位精度6″；加工（gōng）刀具尺寸精（jīng）度為±0.005mm，輪廓精度為0.005mm。該公司的係列超快激（jī）光加工機床（chuáng）配置自主研發加（jiā）工軟件（jiàn），集成銑刀、車床（chuáng）、銑磨（mó）頭、斷削槽、微銑刀圓弧後刀麵（miàn）加工等功能，可實現刀具裝夾誤（wù）差（chà）以及（jí）PCD等焊接變形刀具切削路徑補償；集成在線檢（jiǎn）測，樣刀數據庫（kù），4K監視模塊。

圖8 深圳牧激530DH超精密五軸雙激光刀（dāo）具加工機床

廣東原點智能技術有限公司Light 5X 60V超硬刀（dāo）具加工機床，針對超硬材料、硬質（zhì）合金、超硬塗層和陶（táo）瓷（cí）刀具（jù）的複雜輪廓高精度加工，X/Y/Z行程為600/250/300mm，加工最大刀具直徑200mm，最大刀具長（zhǎng）度為（wéi）350mm；天然大理石（shí）床（chuáng）身，直線軸和旋（xuán）轉軸應用（yòng）直驅技術，X/Y/Z軸的定位精度和重複定位精（jīng）度分（fèn）別為5µm和3µm，B/C軸的定位精度和重複定位精度分別為10″和5″；光路采用模（mó）塊（kuài）化設計，並配置CCD定（dìng）位相機和探針；CAM加工軟件和數控係統深度融合，可實現複雜結構刀（dāo）具端刃和側刃之間的平滑過渡連接以及輪廓間的圓弧過渡（dù）連接（jiē）；可實現整體PCD微刃（rèn）刀等複雜型麵結（jié）構和難加工材料的（de）高質、高效加工；刀具加工後可達到輪廓度（dù）≤0.005mm，表麵（miàn）粗糙度Ra＜0.3，最大加工刃數達到180刃，最小（xiǎo）切削刃寬度0.01mm，相較傳統（tǒng）加工工藝（yì），總體（tǐ）加工效率大幅提升。

圖9 原點智（zhì）能Light5X 60V超（chāo）硬刀具加工機床

北京安德建奇數字設備（bèi）股（gǔ）份有限公司CL2-400激光刀具加工機，是一款專業應（yīng）用於超硬材料刀具複雜輪廓高效（xiào）及精密加工的（de）機床，采用龍門式結（jié）構和礦物質床身，X/Y/Z軸行程為300/400/300mm，定位精度為0.002mm，A、B兩個旋轉軸均（jun1）采用力矩電機直驅+高分辨率圓光柵（shān）閉環控（kòng）製方式，定位精度為3″，滿足最大直徑Φ280mm、最大長度350mm刀具上任意角度和複雜形狀刀齒的精密加工，刀具加（jiā）工尺寸精度≤±0.004mm，刀具刃口崩口＜0.002mm；數控係統集（jí）成專業的刀具管理模塊（kuài），設置了多種不同類型刀（dāo）具的自動編程與加工工（gōng）藝庫（kù），方便了（le）微銑刀、鉸刀、內套刀、台（tái）階刀、預銑刀等刀具的加工應用，係統搭載高精度（dù）CCD定位相機與高精度探針，實現刀具在（zài）線精密檢（jiǎn）測與加工狀況實時有效監控。

圖10 北京安德（dé）建奇CL2-400激光刀具（jù）加工機（jī）床

四、激光增材（cái）製造機床

激光增材製造技術為輕量（liàng）化、超強韌、耐極端載荷、超強散熱等（děng）新（xīn）型結構製造提供了新的解決方案，受益於其加工特性（xìng），激光增材製造機床備受製造業青睞。通過了解（jiě）本屆展會的激光增材製造展品，發現激（jī）光選區熔化技術（SLM）仍是主流增材製造技術，集成更多的激光（guāng）光束與智能化監測（cè）控製係統成為（wéi）激光增材製造機床的發展趨勢。采用多光束技術提高了工件成形速度，增加了材（cái）料沉（chén）積率，改善了（le）表麵質量。實時檢測係統可對成形過程（chéng）中的缺陷、溫度變化和（hé）材料性能進行實時監測，有（yǒu）助於（yú）提升產品質（zhì）量和一致性。

寧波海天精工股（gǔ）份有限公司C400M激（jī）光增材（cái）製造機床，配置四台（tái）500W或1000W光纖激光器，集成自動切換並聯雙中效反吹過濾、參數自檢（jiǎn）測等功能，最（zuì）大掃描速度7m/s、成型速率100cm3/h、鋪粉層厚為0.02-0.12mm，可實現模具鋼、不鏽鋼（gāng）、鋁合金、高溫合金和鈦合金等材料的加工。該機床配置自主研發的HTPrinter、HTCamera1等（děng）工藝軟件（jiàn）及質量監測（cè）軟件，可實現24h無人化（huà）值守的高效生產（chǎn）。在（zài）無支撐SLM增材製（zhì）造方（fāng）麵，該機床配置集成式SLM無（wú）支撐模塊係統，可作為工藝流程環節內置（zhì）於加工軟件中，用戶可以選擇五種以上的無支（zhī）撐成形（xíng）方案，包括常見的跳掃方案等（děng），且每種方（fāng）案均（jun1）可適用於不同（tóng）的成形材（cái）料，某（mǒu）些特定材料最（zuì）小實現角度已達（dá）到5°-7°。

圖（tú）11海天精工C400M激光增材製造機床

激光增材製造技術從宏觀（guān）到（dào）微觀層麵充（chōng）分發揮構件優化（huà）設計（jì）優勢，進一步促進了多尺度結構、複雜（zá）內（nèi）部結構（gòu）設計在航空航天（tiān）和（hé）高端裝備等領域的應用。在智（zhì）能製造、高質量發展的大背景下，工業領域將從傳統製造向高端製造轉型，激光及增材製造等特種加（jiā）工（gōng）裝備將獲得更為廣泛的應用，前（qián）景（jǐng）廣闊。

（來源：協會特種加工機床分會展品評述組責編：張芳麗）

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