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激光切割技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)論文
激光切割技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)論文【1】
摘要：介紹了激光切割技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，提出了該技術(shù)的發(fā)展日標(biāo)及需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：激光切割機(jī) 現(xiàn)狀 發(fā)展
引言
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。
它占整個(gè)激光加工業(yè)的70%以上。
激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是它具有高速、高精度和高適應(yīng)性的特點(diǎn)。
同時(shí)還具有割縫細(xì)、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時(shí)無(wú)噪聲、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑、切割過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。
可切割碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等。
激光切割板材時(shí)，不需要模具，可以替代一些需要采用復(fù)雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產(chǎn)周期和降低成本。
因此，目前激光切割已廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)車(chē)車(chē)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(mén)中。
近年來(lái)，激光切割技術(shù)發(fā)展很快，國(guó)際上每年都以15%一20%的速度增長(zhǎng)。
一、概述國(guó)內(nèi)外激光切割應(yīng)用現(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(wàn)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(lái)，年生產(chǎn)C02激光切割機(jī)已超過(guò)500臺(tái)左右，其中YAG激光切割機(jī)100多臺(tái)。
而我國(guó)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(guó)，激光切割技術(shù)的推廣和應(yīng)用潛力很大。
隨著我國(guó)國(guó)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(kāi)發(fā)，許多工業(yè)城市也需要建立激光加工中心。
二、激光切割技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)
1.高速、高精度激光切割機(jī)
由于大功率激光器光束模式的改善及32位微機(jī)的應(yīng)用，為激光切割設(shè)備的高速、高精度創(chuàng)造了有利條件。
目前國(guó)際先進(jìn)水平的激光切割機(jī)的切割速度已達(dá)到20m/min以上，兩軸快速運(yùn)動(dòng)可達(dá)250m/min，加速度最大為109，定位精度達(dá)0.01mm/500mm。
采用高速、高精度的激光切割機(jī)，在切割板厚lmm，直徑10mm的小圓時(shí)，每分鐘能切割500多個(gè)，而其直徑誤差不大于50mm，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的飛行切割技術(shù)。
2. 厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割機(jī)
如上所述，隨著可用于激光切割激光器功率的增大，激光切割正從輕工業(yè)薄板的鈑金加工向著重工業(yè)厚板切割方向發(fā)展。
6kW大功率激光器，能切割低碳鋼板最大厚度達(dá)32mm的大尺寸工件。
由于厚板激光切割技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前已經(jīng)嘗試使用3kW的激光器切割通常需要用6kW激光器才能切割的32mm厚的低碳鋼板.并已用于試生產(chǎn)。
此外，激光切割機(jī)的加工尺寸范圍也在不斷擴(kuò)大，目前生產(chǎn)最大激光切割機(jī)的機(jī)寬可達(dá)5.4m，長(zhǎng)達(dá)6m。
這都說(shuō)明了厚板、大尺寸激光切割技術(shù)正在逐漸提高。
3.三維立體多軸數(shù)控激光切割機(jī)
為了滿足汽車(chē)、航空等工業(yè)的立體工件切割的需要，目前已發(fā)展了各種各樣的5軸或6軸三維激光切割機(jī)，其最大加工工件尺寸可達(dá)3500mmx1200mm，數(shù)控軸數(shù)達(dá)到9軸，加工速度快，精度高，在6.2m范圍內(nèi)加工誤差僅在0.1mm之內(nèi)。
在先進(jìn)國(guó)家的汽車(chē)生產(chǎn)線上，YAG激光切割機(jī)器人的應(yīng)用愈來(lái)愈多。
目前，三維激光切割機(jī)正向高效率、高精度、多功能和高適應(yīng)性方向發(fā)展，其應(yīng)用范圍將會(huì)愈來(lái)愈大。
三、激光切割技術(shù)發(fā)展前沿
自1960年紅寶石激光器問(wèn)世以來(lái)，激光加工技術(shù)至今已發(fā)展到第三個(gè)時(shí)期了。
為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，在2l世紀(jì)初，激光切割需要研究、開(kāi)發(fā)和解決的主要問(wèn)題如下。
1.激光器的改進(jìn)。
包括2kW級(jí)以上CO。
激光器光束模式的改善、YAG激光束發(fā)散角的減小和超小型大功率氣體激光器的開(kāi)發(fā)等。
2.光束傳導(dǎo)系統(tǒng)功能部件的研究。
提高大功率激光光束傳遞和聚焦光路系統(tǒng)的可靠性及性能，包括大功率光路系統(tǒng)中熱變形補(bǔ)償及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究、光軸的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及防反射光光學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和YAG光導(dǎo)纖維傳送系統(tǒng)的小型化及消除象差等問(wèn)題的解決。
采用補(bǔ)償控制等方法使切割工作臺(tái)超高速化、高精度化，提高激光切割機(jī)器人的移動(dòng)速度和精度，NC控制計(jì)算、處理的高速化等。
3.切割軟件的功能改善及激光切割T藝控制。
利用CAD/CAM.研制高速自動(dòng)示教編程系統(tǒng)，以縮短三維立體激光切割機(jī)的編程時(shí)間。
開(kāi)發(fā)快速的、空間的高分辨率傳感器及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，建立適應(yīng)性控制。
四、數(shù)控激光切割機(jī)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)
1.高速、高精度激光切割機(jī)及切割工藝
我國(guó)的數(shù)控激光切割機(jī)生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展已取得了很大成就。
但與國(guó)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(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需要，數(shù)控激光割機(jī)應(yīng)具備專(zhuān)用切割工藝參數(shù)，配有激光專(zhuān)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)及其設(shè)備
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(shì)正迅速增長(zhǎng)，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)及其切割
工藝技術(shù)三維數(shù)控激光切割機(jī)主要應(yīng)用于汽車(chē)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(mén)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).數(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(jiǎn)單、操作方便和可靠性高的特點(diǎn)。
目前國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)三維激光切割機(jī)已經(jīng)有需求，隨著市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在汽車(chē)、航空、機(jī)車(chē)及工程機(jī)械等行業(yè)對(duì)三維激光切割機(jī)的需求將會(huì)不斷增大，因此，開(kāi)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(guó)激光切割機(jī)的水平大大提高一步。
五、總結(jié)
隨著裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)數(shù)控激光切割成套設(shè)備已進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，年增長(zhǎng)率達(dá)50%以上。
應(yīng)用行業(yè)包括：汽車(chē)、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(guó)激光加工學(xué)術(shù)年會(huì)上，專(zhuān)家們認(rèn)為：到“十一五”末期，我國(guó)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(guó)高功率數(shù)控激光切割機(jī)市場(chǎng)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(duì)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。
參考文獻(xiàn)
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數(shù)控激光切割技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)【2】
摘要：數(shù)控激光切割技術(shù)是一種高成本的工業(yè)切割技術(shù)，數(shù)控激光切割技術(shù)切割材料的范圍是十分廣泛的，具有顯著的切割優(yōu)勢(shì)，該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展較好，國(guó)內(nèi)發(fā)展還是比較緩慢的，本文主要探究數(shù)控激光切割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：數(shù)控;激光切割;工業(yè);技術(shù)
數(shù)控激光切割技術(shù)，是一種高水平的切割技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)所能夠切割材料的范圍廣，成本高，切割效率也極高。
隨著激光切割技術(shù)的不斷普及，市場(chǎng)對(duì)高效率切割技術(shù)需求的增大，使得當(dāng)前高效率的數(shù)控激光切割技術(shù)得到了不斷的發(fā)展。
該項(xiàng)技術(shù)在交通、汽車(chē)制造、航空航天事業(yè)中都發(fā)揮了重要的作用。
1.數(shù)控激光切割技術(shù)概述
數(shù)控激光切割技術(shù)是一種將數(shù)控技術(shù)與激光技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的一項(xiàng)技術(shù)。
兩者的結(jié)合形成了一種高效的自動(dòng)化設(shè)備，達(dá)到了一個(gè)新的技術(shù)水平，突破了原有的切割技術(shù)的障礙，在各行各業(yè)中都發(fā)揮了一定的積極作用。
數(shù)控激光切割技術(shù)融合了電、光、材料等學(xué)科的知識(shí)，形成一種綜合型的技術(shù)。
很多制造業(yè)中的高端設(shè)備都需要這樣的一種高效的切割設(shè)備。
數(shù)控激光切割技術(shù)的特點(diǎn)是高精度、智能化，高精度源自于激光切割技術(shù)的精準(zhǔn)性，而智能化就與數(shù)控系統(tǒng)有關(guān)。
該項(xiàng)技術(shù)作為切割領(lǐng)域內(nèi)的前端技術(shù)，國(guó)外一直多中國(guó)采取技術(shù)封鎖，使得長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的高效能數(shù)控激光切割技術(shù)發(fā)展緩慢，國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)該項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)主要都是來(lái)自于國(guó)外進(jìn)口，進(jìn)口技術(shù)具有較高的成本，對(duì)我國(guó)很多工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一大問(wèn)題，所以該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究與發(fā)展一直是國(guó)家關(guān)注的重點(diǎn)。
2.數(shù)控激光切割技術(shù)發(fā)展的重要意義
數(shù)控激光切割技術(shù)在我國(guó)發(fā)展具有重要意義，數(shù)控激光切割技術(shù)作為一種高效率的切割技術(shù)，能夠有效的促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，因而，對(duì)我們整體技術(shù)水平的發(fā)展具有一定的戰(zhàn)略意義。
目前我國(guó)的切割高功率切割設(shè)備經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，開(kāi)始占有一定的市場(chǎng)份額，但是值得一提的是，我國(guó)當(dāng)前占有主要市場(chǎng)份額的切割設(shè)備都屬于中低端設(shè)備，真正的高端切割設(shè)備進(jìn)口率還是比較大的，整體的市場(chǎng)占有份額沒(méi)有中低端設(shè)備高。
那些高效率激光器、激光專(zhuān)用控制系統(tǒng)等其它核心技術(shù)還需要進(jìn)口。
但是我們制造業(yè)對(duì)高端切割技術(shù)的需求又在逐漸增加，使得每年不得不花費(fèi)數(shù)十億元進(jìn)口國(guó)外的高端切割設(shè)備。
這是由于國(guó)外一直以來(lái)對(duì)中國(guó)實(shí)行的技術(shù)封鎖，想要在未來(lái)的切割領(lǐng)域獲得長(zhǎng)效的發(fā)展，就不得不探索屬于我們自己的核心切割技術(shù)，生產(chǎn)高端切割設(shè)備，改變長(zhǎng)期以來(lái)的進(jìn)口技術(shù)的境況。
隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展的需要，使得全國(guó)范圍數(shù)控激光切割技術(shù)需求呈現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
數(shù)控激光切割技術(shù)以其超靈活性逐漸取代了傳統(tǒng)的切割手段，對(duì)汽車(chē)、船舶、能源設(shè)備等行業(yè)都有著重要的意義。
這些行業(yè)都需要高精度的切割手段，來(lái)提高切割效率，降低制造成本。
很多高端的數(shù)控激光切割設(shè)備對(duì)國(guó)內(nèi)的高端技術(shù)領(lǐng)域都有著重要的影響。
除了發(fā)展高效能的數(shù)控激光切割技術(shù)，同時(shí)也能夠進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸發(fā)展，發(fā)展大功率激光器、光學(xué)零部件、電氣控制系統(tǒng)等，促使整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的建立與完善。
這些都對(duì)我國(guó)整體的切割技術(shù)水平的提升有著重要的意義。
3.數(shù)控激光切割技術(shù)發(fā)展前景分析
從當(dāng)前數(shù)控激光切割技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀看來(lái)，未來(lái)數(shù)控激光切割技術(shù)還有廣闊的發(fā)展空間，高功率的數(shù)控激光切割設(shè)備全球累計(jì)甬有不到40000臺(tái)，并且當(dāng)前我國(guó)幾經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入高端設(shè)備需求增長(zhǎng)時(shí)期，每年增長(zhǎng)率達(dá)50%以上，汽車(chē)、航空、船舶等各個(gè)領(lǐng)域都需要這樣的數(shù)控激光切割設(shè)備來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)制造。
從整個(gè)世界范圍來(lái)看，激光切割設(shè)備開(kāi)始往高功率、大幅面、厚板材方向發(fā)揮在那，國(guó)內(nèi)對(duì)高功率的激光切割設(shè)備的需求量不斷增加，預(yù)計(jì)在未來(lái)5-10，高功率激光切割設(shè)備將會(huì)有一個(gè)較大的突破性的增長(zhǎng)。
隨著全球激光制造技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)與國(guó)際激光技術(shù)發(fā)展水平還是存在一定的差距的，尤其是高端的激光切割設(shè)備幾乎全部都是進(jìn)口，如此巨大的市場(chǎng)需求，要不斷的要求國(guó)內(nèi)的高端激光切割技術(shù)的突破，這樣的突破需要解決激光加工制造領(lǐng)域多層面的技術(shù)核心問(wèn)題，例如數(shù)控激光、激光機(jī)床加工技術(shù)等。
這些技術(shù)的發(fā)展與突破并不是一朝一夕的事，需要國(guó)家不斷的加強(qiáng)對(duì)這些技術(shù)的支持與投入，加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)研究與探究，才能夠在根本上解決我國(guó)的高端數(shù)控激光切割技術(shù)的發(fā)展瓶頸。
整體上而言，正是因?yàn)榘l(fā)展的不夠徹底，才使得是數(shù)控激光切割技術(shù)擁有一個(gè)較為明朗的發(fā)展前景。
4.結(jié)語(yǔ)
數(shù)控激光切割技術(shù)是一種融合了數(shù)控系統(tǒng)與激光切割技術(shù)的新型高效率切割技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于這樣的高效率的數(shù)控激光切割設(shè)備的需求量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但是我國(guó)在該項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域并沒(méi)有掌握核心技術(shù)，很多這樣的技術(shù)都依賴(lài)進(jìn)口，但是正是因?yàn)橛羞@樣的一個(gè)潛在的巨大的市場(chǎng)需求，才使得我國(guó)的高端數(shù)控激光切割技術(shù)發(fā)展前景廣闊。
[參考文獻(xiàn)]
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