数控激光切割

用激光作为介质的数控切割技术

数控激光切割是指用激光作为介质的数控切割技术，切割厚度在0.1~20mm左右一般都不超过10mm。

概念

这种设备说简单了就是一只手，用它“抓”着“切割介质”，并控制切割的前进方向，它的工作原理是：首先编制程序，将程序输入数控切割机的控制系统，控制系统发送前进、后退、左、右的指令到机床的驱动系统，并由驱动系统控制电机的正反转以及转速，来带动机床的行动，由此而实现对割枪的控制。数控切割机一般配置火焰割炬、等离子割炬、激光头、水刀等切割介质，所以就有了数控等离子切割机、数控火焰切割机、数控激光切割机（简称激光切割机）、数控水射流切割机（简称水刀）等等。

数控等离子

根据配置的等离子电源大小切割厚度范围一般在：0.5~100mm以内，极少数进口大功率等离子电源能切到100mm以，上但一般也超不过很多。该设备投资成本根据等离子切割机的功率、品牌等不同，价格不等，使用成本较高，基本上只要能够导电材料都能切割。

数控火焰切割机：普通割炬6~180mm（最大可到250mm），专用割炬也一般不超过300mm，当然也可定制到更大，不过一般厂家用不到。该设备投资成本最低，使用成本也不高，但切割的材料范围较小。

数控激光

根据激光发生器的大小，切割厚度在0.1~20mm左右一般都不超过10mm，否则投入成本太大，该设备投资成本在所有的切割方式中是最高的，而且不是高了一点点，使用维护成本也相当高，切割材料范围较大。

数控水射流切割机（简称水刀），一般切割厚度都小于20mm，采用高压水射流并加入磨料(金刚砂或石榴石)的方式切割，切割材料范围是最广的，几乎没有切不了的东西，设备投资成本仅次于激光，使用成本也较高，因为所有的磨料都是一次性的，用过一次就排放到大自然中去了，因此带来的环境污染也比较严重。

技术现状、发展趋势以及需突破的共性关键技术

3.1 国外数控激光切割技术现状与发展趋势

目前，国际上有代表性的激光切割设备制造商有：德国通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美国WHITNEY公司和日本TANAKA公司等，他们的代表性技术如表1。这些国际知名公司已陆续开发出了大功率、大幅面、高速、飞行光路，三维立体、数控自动的激光切割机，并且每年都在推出新的机型。如百超2002年推出加速度2g，2007年推出3g的高速机床，技术发展之迅速可见一斑。

随着激光切割的逐步普及，市场要求进一步提高切割效率(高速切割)、降低待机时间(自动上下料系统)、扩大应用面(向三维立体切割、厚板、高反射材料发展)、降低运行成本(降低电耗)等。国外激光切割技术发展趋势有：

3.1.1 高速度

在设备的运行速度上，目前多家企业竞相开发高速高精度切割机，用以取代机械冲床，例如瑞士百超激光有限公司推出的BYSPEED机型，切割速度可达40m/min，加速度为3g，可切割20 mm的不锈钢，12mm的铝合金和6mm的紫铜等，其电耗仅60kW，机器有效利用率可达95%，在薄板加工效率上与冲床相当。

普瑞玛工业公司最新推出的SYNCRONO机床则采用了一种与众不同的全新设计理念，首次在激光切割设计中引入了并联机床的概念，并将两台机床合二为一：一台具有极高动态性能和极轻重量的小型切割机床(切割头)和一台负责在大加工范围内移动的大型传统机床，两者之间通过数控实现完美的同步运动和最佳的加工效率优化。由于切割头部分的重量极轻，故能实现非常高的动态性能，同时机床还采取了特殊的动态平衡设计和专门优化的驱动控制算法，使其在高速运动的同时轨迹光滑且完全避免了振动。这种设计的结果使SYNCRONO机床达到了一种超乎想象的加T效率，其切割时的加速度可达6g，一分钟内可以切割1000个孔，几乎比目前市场上最快的切割机还要快一倍。同时其运行成本远远低于对手，实际上，SYNCRONO正在开创一个激光切割新时代。

3.1.2 多自由度

激光切割机广泛地应用到复杂曲面，工件的加工，如激光切割机器人、专门用于管材切割的2.5D激光切割机、3D光纤传输激光切割机等。

以前的三维激光切割机只能进行汽车内饰件的切割，无法加工金属冲压件。普瑞玛工业公司创造性地将电容式传感器集成到三维激光切割设备中，使机床可以自动适应冲压件弹性变形造成的误差，从而使三维激光切割技术真正成为汽车车身加工的一种精密、灵活的加工手段，广泛应用于汽车、航天航空工业、工程机械、模具、健身器材、钣金加工等制造领域。

3.1.3 大幅面大厚板

目前，国际上出现了“精密造船”的概念，美国、欧盟、日本、韩国等围家和地区的船舶制造普遍采用高功率激光切割技术。目前国外主流大幅面激光切割机一般采取机载激光器结构，加工幅面为3m×25m，切割板厚可达到40mm，在船舶、舰艇等行业得到越来越多的应用。

3.1.4 智能化

进一步把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的T件定位相结合，将自动排料、切割工艺数据库、远程诊断、远程控制集成一体，把激光切割的功能部件与其他加工方法组合，制成如激光冲床等多功能加工机，更符合工厂复杂加工高效的需要，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点，可同时完成切割、打孔、打标、划线、成形等。

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