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激光技術(shù)是2O世紀(jì)偉大的發(fā)明之一，自1960~第一臺(tái)激光器問世以來，固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器以及準(zhǔn)分子激光器陸續(xù)誕生，激光不同于普通光源，它具有良好的單色性和相干性，很好的方向性，極高的能量密度，這些特點(diǎn)使得激光廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械加工領(lǐng)域，如激光切割、焊接、激光淬火、激光打標(biāo)等等，而激光切割被認(rèn)為是激光技術(shù)應(yīng)用中最成熟的工藝。下文將對激光切割技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的論述。

一、激光切割的概述

1. 激光切割的涵義

激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，也是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡做相對運(yùn)動(dòng)，從而形成一定形狀的切縫。激光切割技術(shù)經(jīng)過近幾年的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。

2. 激光切割的優(yōu)點(diǎn)

激光切割技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，精度高：定位精度0.05mm，重復(fù)定位精度0.02mm。

第二，切縫窄：激光束聚焦成很小的光點(diǎn)，使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度，材料很陜加熱至氣化程度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動(dòng)，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。切口寬度一般為0.10-0.20ram。

第三，切割面光滑：切割面無毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ral2.5；A內(nèi)。

第四，速度快：切割速度可達(dá)10m/min，最大定位速度可達(dá)70m/m/n，比線切割的速度快很多。

第五，切割質(zhì)量好：無接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒有工件熱變形，完全避免材料沖剪時(shí)形成的塌邊，切縫一般不需要二次加工。

第六，不損傷工件：激光切割頭不會(huì)與材料表面相接觸，保證不劃傷工件。

第七，不受被切材料的硬度影響：激光可以對鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質(zhì)合金等進(jìn)行加工，不管什么樣的硬度，都可以進(jìn)行無變形切割。

第八，不受工件外形的影響：激光加工柔性好，可以加工任意圖形，可以切割管材及其他異型材。

第九，可以對非金屬進(jìn)行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品和有機(jī)玻璃等。

第十，節(jié)約模具投資：激光加工不需模具，沒有模具消耗，無須修理模具，節(jié)約更換模具時(shí)間，從而節(jié)省了加工費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本，尤其適合大件產(chǎn)品的加工。

十一，節(jié)省材料：采用電腦編程，可以把不同外形的產(chǎn)品進(jìn)行整張板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。

十二，縮短了新產(chǎn)品制造周期：新產(chǎn)品試制，數(shù)量小，結(jié)構(gòu)不確定、隨時(shí)會(huì)改動(dòng)‘，根本不能出模具，激光切割機(jī)大大縮短了新產(chǎn)品制造周期，減少了模具投入。

二、國內(nèi)外激光切割技術(shù)的現(xiàn)狀

激光切割是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。以日本為例，目前已擁有CO2激光切割機(jī)2萬多臺(tái)，約占全球激光加工機(jī)總量的1／3，其中80％為激光切割設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1995年以來，CO2激光切割機(jī)的年生產(chǎn)量已超過500臺(tái)左右，其中YAG激光切割機(jī)100多臺(tái)。而我國至今卻只有600多臺(tái)套激光切割機(jī)在使用中。因此，在我國，激光切割技術(shù)的推廣和應(yīng)用潛力很大。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)需要改造，許多鈑金加工領(lǐng)域有待開發(fā)，許多工業(yè)城市也需要建立激光加工中心。

三、數(shù)控激光切割技術(shù)的發(fā)展前景

1. 高速、高精度激光切割機(jī)及切割工藝

我國的數(shù)控激光切割機(jī)生產(chǎn)，經(jīng)過近2噼的發(fā)展已取得了很大成就。但與國外先進(jìn)產(chǎn)品相比，還有較大差距，主要表現(xiàn)在切割機(jī)的運(yùn)行速度低，動(dòng)態(tài)精度差，配套功能不夠，切割工藝參數(shù)不完善和切割斷面質(zhì)量不易保證等。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，必須生產(chǎn)出新型的高速、高精度的激光切割機(jī)，以滿足國內(nèi)日益增長的生產(chǎn)需要，數(shù)控激光割機(jī)應(yīng)具備專用切割工藝參數(shù)，配有激光專用自動(dòng)編程系統(tǒng)及自動(dòng)排料、套料系統(tǒng)，減少編程時(shí)間，提高板材利用率。數(shù)控激光切割機(jī)如安裝交換工作臺(tái)，則可以大大提高生產(chǎn)率，充分利用激光能源，降低生產(chǎn)成本。

2. 厚板激光切割技術(shù)的應(yīng)用范圍想著重工業(yè)的方向發(fā)展

由于大功率CO2激光器光束模式的改進(jìn)和激光切割技術(shù)進(jìn)步，使厚板激光切割技術(shù)的應(yīng)用逐漸增加，同時(shí)由于切割工藝采用CNC控制激光切割精度高，因此，用激光切割代替等離子、氧乙炔為主的中厚板切割的趨勢正迅速增長，激光切割正從輕工業(yè)的鈑金加工業(yè)向建筑機(jī)械、橋梁、造船等重工業(yè)方向發(fā)展。

3. 三維高精度大型數(shù)控激光切割機(jī)及其應(yīng)用領(lǐng)域

工藝技術(shù)三維數(shù)控激光切割機(jī)主要應(yīng)用于汽車制造、航空、建筑及難以加工的大型立體鈑金件。其主要特點(diǎn)是：床身剛性好、加工范圍大，龍門式結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)高速、高精度的切割，三維激光切割頭不僅能沿x、Y、z軸作直線運(yùn)動(dòng)，且能進(jìn)行c軸旋轉(zhuǎn)．?dāng)?shù)控系統(tǒng)采用5軸或6軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，具有空間立體編程簡單、操作方便和可靠性高的特點(diǎn)目前國內(nèi)企業(yè)對三維激光切割機(jī)已經(jīng)有需求，隨著市場和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在汽車、航空、機(jī)車及工程機(jī)械等行業(yè)對三維激光切割機(jī)的需求將會(huì)不斷增大，因此，開發(fā)出性能好、工作可靠、使用方便的三維激光切割機(jī)，將使我國激光切割機(jī)的水平大大提高一步。

4. 數(shù)控激光切割技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械種類繁多，更新?lián)Q代迅速，新產(chǎn)品研制周期長，而且多數(shù)種類的產(chǎn)品都屬于小批量生產(chǎn)，農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的鈑金加工件一般采用4-6ram鋼板，板金件種類多，并且更新快，傳統(tǒng)的農(nóng)機(jī)產(chǎn)品板金加工件通常采用沖床方式，模具消耗大，通常一個(gè)大型的農(nóng)機(jī)生產(chǎn)廠家用于模具存放的庫房就近300m2，由此可見，農(nóng)機(jī)部件的加工如果仍然停留在傳統(tǒng)的方式，將嚴(yán)重制約產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代與技術(shù)開發(fā)，而數(shù)控激光切割技術(shù)的柔性加工優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。

四、結(jié)束語

隨著裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，我國數(shù)控激光切割成套設(shè)備已進(jìn)入快速增長期，年增長率達(dá)50％以上。應(yīng)用行業(yè)包括：汽車、船舶、航空、核工業(yè)、機(jī)械制造、鋼鐵、紡織、石油、激光加工中心等。在2006年全國激光加工學(xué)術(shù)年會(huì)上，專家們認(rèn)為：到“十一五”末期，我國每年至少需要1500多臺(tái)套高功率數(shù)控激光切割機(jī)，到“十二五”末期，我國高功率數(shù)控激光切割機(jī)市場需求量將達(dá)到10000臺(tái)套，其中除了通用的激光切割機(jī)之外，對高速高精度激光切割機(jī)、大幅面厚板激光切割機(jī)、三維立體數(shù)控激光切割機(jī)、航天航空用有色金屬激光器切割機(jī)等高性能激光切割系統(tǒng)的需求也與日俱增。