武汉鸿镭激光设备有限公司

     随着我国激光切割机行业的不断发展和强大，激光切割机种类数目的不断增多，激光切割机机型的不断丰富，各大激光切割机企业生产的产品质量不断地提高。

改变公开以来，我国激光切割机虽然在来获得了快速的发展，但其面临的问题依然不少，国内激光切割机技术含量和质量较高的制造商寥寥可数，且大多停留在中低速水平。同国外的同类产品相比，无论在装备的发展水平技术含量和应用推广方面都不尽人意在市场分配中，国产的激光切割机只是在中低档市场上略占优势，而高等市场几乎全部被国外产品所占据。除了一些有经验生产激光切割机的厂商以外，国内的一些大学和科研院所也参与到激光切割机的研制生产中来相信依托各个大学和科研院所的科研实力。

国产激光切割机的研制生产在不久的将来会有重大的打破。随着我国激光切割机市场规模的日趋加大，产品种类的日益繁多，激光切割机厂家的不断增多，生产自动化程度的不断提高，市场对激光切割机的需求也在不断地膨胀。

当前，国内的相关企业必将面临外商的强有力的竞争，国内的企业要敢于参与竞争，不仅在国内市场上参与竞争，更要积较参加全部市场的竞争这就对国内的相关企业提出了更高的要求和更广阔的市场空间，国内企业应该立足国内，放眼全部，积较参与竞争。

激光切割机的技术特点及应用

随着激光技术的不断发展与成熟，激光设备已经被广泛的应用在各行各业中，如激光打标机、激光焊接机、激光打孔机及激光切割机等等，特别是数控激光切割机械设备在较近几年内飞速发展，被广泛应用在钣金、五金制品、钢结构、准确机械、汽车配件、眼镜、首饰、铭牌、广告、工艺品、电子、玩具、包装等行业。数控激光切割机相比其他切割设备的显著优势主要体现在以下几个方面：

1、切割速度快，切割质量好，精度高：

2、切缝窄，切割面光滑，不损伤工件；

3、不受工件形状的影响，不受被切材料的硬度影响；

4、除对金属材质进行加工外，还可以对非金属进行切割加工；

5、节约模具投入资金，节省材料，更有效的节省成本；

6、操作简单，安全，性能稳定，提高新产品开发速度，具有广泛的适应性和灵活性。

数控金属激光切割设备机架是该激光设备较主要的部件，不仅绝大多数零部件都安装于机架上，而且还要承受工作台重力以及加、减速过程中的全部惯性冲击载荷。

数控金属激光切割机机架的设计与研发工作主要包括：

1、确定数控激光切割设备在各种工况及环境下快速、高精度、稳定运行的条件。

2、根据功能性要求确定机架的结构、参数，结合激光切割机的结构特点，建立起相应的动力学模型。

 　　3、研究机架的结构、参数对机架的静、动态刚度及热稳定性的影响，并为机架设计提供理论根据。

   4、确定机架与其他部件间的相互耦合关系。

因此，在数控金属切割机机架的设计中如何合理布置金属，减轻自重，提高机身刚度，降低温度变化对精度的影响，是设计过程中需要要点考虑的问题。

 　　在数控金属激光切割机实际电路中，模拟信号与数字信号之间有一个强电干扰的问题。光电隔离电路的作用是在电隔离的情况下，以光为煤介传送信号，对输入和输出电路可以进行隔离.因而能有效地舒缓系统噪声，清理接地回路的干扰，有响应速度较快、寿命长、体积小耐冲击等好处，使其在强-弱电接口，特别是在微机系统的前向和后向通道中获得广泛应用。

 　　光电耦合器具有三个特点：

1、信号传递采取电-光-电的形式，发光部分和受光部分不接触，能够避免输出端对输入端可能产生的反馈和干扰；

2、舒缓噪声干扰能力强；

3、具有耐用、可靠性高和速度快等优点，响应时间一般为数以内，高速型光电耦合器的响应时间有的甚至小于10ns。

故在数控激光切割机系统电路设计时，应该注意输入信号电路与单片机连接时的隔离。在这里，采用光电耦合是较常用的方法。

 　　在工业制造系统占有份量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它是什么样的硬度，都可以进行无变形切割。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割机很困难，甚至不能切割。

尽管激光切割机技术具体明显的巨大优势，但是作为高新科技设备，要使用激光切割机达到理想的切割加工效果，也必须掌握其加工技术参数与操作流程。特别在金属激光切割机切割加工过程中，要选择合适的切割速度，否则可能会造成几种不良的切割结果，主要表现在如下：

 　　1、当激光切割速度太快时，会造成如下不良结果：

 　　①法切割，火花乱喷；

 　　②造成切割面呈现斜条纹路，且下半部产生熔渍；

 　　③造成整个断面较粗，但无熔渍产生；

2、相反，当激光切割速度太慢，又会造成：

①造成过熔状况，切割面较粗糙。

②切缝变宽，在尖角部位整个溶化。

③影响切割效率。

       所以，为了使激光切割机设备更好的发挥其切割功能，可以从激光设备切割火花来判断进给速度是否合适：

 　　1、如果火花由上往下扩散，则表明切割速度恰当；

 　　2、如果火花向后倾斜时，则表明进给速度太快；

 　　3、如果火花呈现不扩散且少，凝聚在一起，则表明速度太慢。

 　　大多数农业生产体系与无机材料都可以用激光切割机。激光切割技术相比其他传统的切割方式具有无法比拟的明显优势。激光切割机不但具有切缝窄，工件变形小的主要特性而且激光切割具有速度快、效率高、成本低、操作安全、性能稳定等特点。

 　　近年来，随着大功率激光器的飞速改进和发展，其在工业中的应用从较初只用于小的或者微细结构的加工发展到广泛用来进行大结构件的加工，越来越受到人们的关注和认可并普遍应用于机械制造、航空航天、汽车工业、粉末冶金、生物医学微电子行业等工业界领域。其中薄板的激光焊接主要应用于航空航天工业和汽车制造业。

长久以来，飞机结构件之间的连接一直采用落后的铆接工艺，主要原因是飞机结构采用的铝合金材料是热处理高度化铝合金，一经熔焊后，热处理强化效果就会丧失，而且晶间裂纹难以避免。因此，普通氩弧焊等熔焊方法在飞机制造中的应用成为禁区。另一方面，在80年代初，铝及其合金的激光加工十分困难，被认为是不可能的。主要是由于铝合金存在对10.6mm波长激光的高反射和自身的高导热性。在当时，激光加工主要使用波长为10.6mm的CO2激光器，而铝对CO2激光的反射率高达97%，通常作为反射镜使用。但是，激光加工的优越性又较大地吸引着从事激光材料加工的科研工作者。他们为此付出了大量的时间和精力来研究铝合金激光加工的可能性。

目前，高度铝合金激光焊接成果已经成功应用于欧洲空中客车公司飞机制造中，其铝合金内隔板均采用激光加工，实现了激光焊接取代传统铆接工艺。激光焊接技术的采用，大大地简化了飞机机身的制造工艺，使机身重量减轻18%，成本下降21.4%~24.3%，被认为是飞机制造业的一次技术大革命。

  激光切割机的发展趋势

1、高速、高精度激光切割机由于大功率激光器光束模式的改善及32位微机的应 用，为激光切割设备的高速、高精度创造了有利条件。

2、厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割机随着可用于激光切割激光器功率 的加大，激光切割正从轻工业薄板的钣金加工向着重工业厚板切割方向发展。

3、三维立体多轴数控激光切割机，为了满足汽车、航空等工业的立体工件切割的 需要，目前已发展了各种各样的五轴或六轴三维激光切割机，数控轴数达到九轴，加工速度快，精度高。在先进国家的汽车生产线上，激光切割机器人的应用愈来愈多。目前，三维激光切割机正向效率高率、高精度、多功能和高适应性方向发展，其应用范围将会愈来愈大。

       4、激光切割单元自动化和无人化为了提高生产率和节省劳动力，目前激光切割正 向着激光切割单元（FMC）和无人化、自动化方向发展。发展这种单元自动化系统，必须依赖于现金的自动控制、网络控制技术及计算机生产辅助管理系统技术等。国外已有各种各样的激光切割单元可供应市场，并有由6台大型激光切割机为核心组成的无人化的切割生产线在工厂运行。

5、紧凑型和组合整体化数控激光切割机随着激光器提及的缩小和功率的加大，以 及辅助装置的不断完善，出现了把激光器、电源、主机、控制系统和冷却水循环装置等紧密地组合在一起，形成占地面积小、功能完善的整套紧凑型激光切割机。此外，激光切割技术正与激光焊接、激光表面淬火等激光加工工艺组合，以发展一机多用，进一步提高设备的利用率。

激光切割机市场现状分析

国外汽车生产过程中，普遍采用三维激光切割机对覆盖件、门板等进行准确切边。再采用激光焊接机械手进行高质量自动焊接，不仅确保产品质量，而且生产效率较高。在样车开发和小批量生产中，高度柔性的激光三维切割取代大量的冲孔和修边模具，不仅节省大量模具，同时使新车型的开发周期大为缩短。在欧洲，几乎所有汽车制造厂在汽车研制开发和生产中均的采用激光加工。激光制造技术在汽车制造中应用的广度和高层度已经成为汽车工业先进性的重要标志。国内已有汽车生产企业引进激光切割和激光焊接生产线，其他企业在未来的发展规划中也都有引进计划。三维激光切割机对提高新车型开发速度具有重要的促进作用。

开发高精度三维激光切割机，对提高我国航天航空技术装备水平具有重要的战略意义。国防军事装备对高性能激光切割机的需求更为迫切，如三维立体激光切割机在直升飞机螺旋桨曲面加工中的应用，可以大大缩短产品试制时间，提高部件性能。

在世界市场上，激光切割机正在向高功率、大幅面、厚板材方向发展。切割焊接是造船行业较基础的加工工艺，目前我国船用钢板切割一般采用火焰切割、等离子切割，由于精度有限，特别是对特殊材料的甲板和船体材料，许多国外大型造船厂普遍采用大幅面厚板材激光切割机，国内造船企业已经开始进行设备选购，特别是特种用途的船艇，采用激光切割已经成为一种必须的加工手段。预计在未来5-10年，这一应用行业的生产需求较大。随着"准确造船"时代的来临，高功率CO2激光切割技术及装备在先进国家造船业得到了越来越广泛的普及应用。

 　　大幅面厚板材激光切割机在其他重要行业也有迫切的需求，如航空航天发动机转子毂的切割、钢铁冶金行业热轧钢坯的激光切割、坦克、装甲车厚装甲准确切割、发电设备中发电机组转子的准确切割等。

随着我国铁路建设、公路建设、水利建设、水电建设、能源、矿山建设、建筑业等重大工程的推进，到2015年，我国工程机械市场需求量将达到2000亿元以上，大幅面厚钢板激光切割机将在我国工程机械行业得到普遍应用。2007年，国内某有名重工机械企业对27台3m×30m大幅面20mm厚钢板激光切割机进行招标，由于国内激光企业无厂家符合技术要求，所有订单都被国外厂家获得。另一重工企业需求6台3m×30m大幅面20mm厚钢板激光切割机。也全部由国外厂家中标，仅此两家合同金额就高达2亿元。

大部分国家激光制造技术发展飞速，我国与全部激光技术水平的差距有所加大，高等的激光加工成套装备几乎全部依赖进口，致使国外激光制造装备在我国市场的占有率高达70％。预计未来10年内，我国对这些高性能激光切割系统的市场需求量将达到100亿元。如此迫切和巨大的市场需求反应出激光加工的手段已经覆盖到国民经济各个重要领域，同时也影响着国防、航空航天等关键技术的打破，我们不仅仅是解决目前国内该产品的空白，同时也旨在解决激光加工领域多层面技术核心问题，如激光数控、激光机床新型结构、高质量激光加工的技术瓶颈等。

编辑：鸿镭激光www.chinalasers.com