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激光切割技術現狀與發(fā)展趨勢論文
激光切割技術現狀與發(fā)展趨勢論文【1】
摘要：介紹了激光切割技術的現狀及發(fā)展趨勢，提出了該技術的發(fā)展日標及需要解決的技術問題。
關鍵詞：激光切割機 現狀 發(fā)展
引言
激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項應用技術，也是激光加工中應用最早、使用最多的加工方法。
它占整個激光加工業(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、高精度和高適應性的特點。
同時還具有割縫細、熱影響區(qū)小、切割面質量好、切割時無噪聲、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑、切割過程容易實現自動化控制等優(yōu)點。
可切割碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復合材料等。
激光切割板材時，不需要模具，可以替代一些需要采用復雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產周期和降低成本。
因此，目前激光切割已廣泛地應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。
近年來，激光切割技術發(fā)展很快，國際上每年都以15%一20%的速度增長。
一、概述國內外激光切割應用現狀
激光切割是激光加工中應用最早、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2萬多臺，約占全球激光加工機總量的1/3，其中80%為激光切割設備。
據統(tǒng)計，自1995年以來，年生產C02激光切割機已超過500臺左右，其中YAG激光切割機100多臺。
而我國至今卻只有600多臺套激光切割機在使用中。
因此，在我國，激光切割技術的推廣和應用潛力很大。
隨著我國國民經濟的飛速發(fā)展，許多傳統(tǒng)產業(yè)需要改造，許多鈑金加工領域有待開發(fā)，許多工業(yè)城市也需要建立激光加工中心。
二、激光切割技術發(fā)展趨勢及特點
1.高速、高精度激光切割機
由于大功率激光器光束模式的改善及32位微機的應用，為激光切割設備的高速、高精度創(chuàng)造了有利條件。
目前國際先進水平的激光切割機的切割速度已達到20m/min以上，兩軸快速運動可達250m/min，加速度最大為109，定位精度達0.01mm/500mm。
采用高速、高精度的激光切割機，在切割板厚lmm，直徑10mm的小圓時，每分鐘能切割500多個，而其直徑誤差不大于50mm，實現了真正意義上的飛行切割技術。
2. 厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割機
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32mm的大尺寸工件。
由于厚板激光切割技術的不斷改進，目前已經嘗試使用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。
此外，激光切割機的加工尺寸范圍也在不斷擴大，目前生產最大激光切割機的機寬可達5.4m，長達6m。
這都說明了厚板、大尺寸激光切割技術正在逐漸提高。
3.三維立體多軸數控激光切割機
為了滿足汽車、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，其最大加工工件尺寸可達3500mmx1200mm，數控軸數達到9軸，加工速度快，精度高，在6.2m范圍內加工誤差僅在0.1mm之內。
在先進國家的汽車生產線上，YAG激光切割機器人的應用愈來愈多。
目前，三維激光切割機正向高效率、高精度、多功能和高適應性方向發(fā)展，其應用范圍將會愈來愈大。
三、激光切割技術發(fā)展前沿
自1960年紅寶石激光器問世以來，激光加工技術至今已發(fā)展到第三個時期了。
為了實現上述技術的持續(xù)發(fā)展，在2l世紀初，激光切割需要研究、開發(fā)和解決的主要問題如下。
1.激光器的改進。
包括2kW級以上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發(fā)等。
2.光束傳導系統(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)中熱變形補償及其監(jiān)測系統(tǒng)的研究、光軸的自動調節(jié)系統(tǒng)及防反射光光學系統(tǒng)的開發(fā)和YAG光導纖維傳送系統(tǒng)的小型化及消除象差等問題的解決。
采用補償控制等方法使切割工作臺超高速化、高精度化，提高激光切割機器人的移動速度和精度，NC控制計算、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.研制高速自動示教編程系統(tǒng)，以縮短三維立體激光切割機的編程時間。
開發(fā)快速的、空間的高分辨率傳感器及其監(jiān)測系統(tǒng)等，建立適應性控制。
四、數控激光切割機技術發(fā)展目標
1.高速、高精度激光切割機及切割工藝
我國的數控激光切割機生產，經過近20年的發(fā)展已取得了很大成就。
但與國外先進產品相比，還有較大差距，主要表現在切割機的運行速度低，動態(tài)精度差，配套功能不夠，切割工藝參數不完善和切割斷面質量不易保證等。
為了進一步提高產品質量和生產率，必須生產出新型的高速、高精度的激光切割機，以滿足國內日益增長的生產需要，數控激光割機應具備專用切割工藝參數，配有激光專用自動編程系統(tǒng)及自動排料、套料系統(tǒng)，減少編程時間，提高板材利用率。
數控激光切割機如安裝交換工作臺，則可以大大提高生產率，充分利用激光能源，降低生產成本。
2.厚板激光切割技術及其設備
由于大功率CO2激光器光束模式的改進和激光切割技術進步，使厚板激光切割技術的應用逐漸增加，同時由于切割工藝采用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)向建筑機械、橋梁、造船等重工業(yè)方向發(fā)展。
3.三維高精度大型數控激光切割機及其切割
工藝技術三維數控激光切割機主要應用于汽車制造、航空、建筑及難以加工的大型立體鈑金件。
其主要特點是：床身剛性好、加工范圍大;龍門式結構能實現高速、高精度的切割;三維激光切割頭不僅能沿X、Y、Z軸作直線運動，且能進行C軸旋轉.數控系統(tǒng)采用5軸或6軸聯動系統(tǒng)，具有空間立體編程簡單、操作方便和可靠性高的特點。
目前國內企業(yè)對三維激光切割機已經有需求，隨著市場和經濟的快速發(fā)展，在汽車、航空、機車及工程機械等行業(yè)對三維激光切割機的需求將會不斷增大，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，將使我國激光切割機的水平大大提高一步。
五、總結
隨著裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，我國數控激光切割成套設備已進入快速增長期，年增長率達50%以上。
應用行業(yè)包括：汽車、船舶、航空、核工業(yè)、機械制造、鋼鐵、紡織、石油、激光加工中心等。
在2006年全國激光加工學術年會上，專家們認為：到“十一五”末期，我國每年至少需要1500多臺套高功率數控激光切割機，到“十二五”末期，我國高功率數控激光切割機市場需求量將達到10000臺套，其中除了通用的激光切割機之外，對高速高精度激光切割機、大幅面厚板激光切割機、三維立體數控激光切割機、航天航空用有色金屬激光器切割機等高性能激光切割系統(tǒng)的需求也與日俱增。
參考文獻
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數控激光切割技術發(fā)展趨勢【2】
摘要：數控激光切割技術是一種高成本的工業(yè)切割技術，數控激光切割技術切割材料的范圍是十分廣泛的，具有顯著的切割優(yōu)勢，該項技術在國外發(fā)展較好，國內發(fā)展還是比較緩慢的，本文主要探究數控激光切割技術的發(fā)展趨勢。
關鍵詞：數控;激光切割;工業(yè);技術
數控激光切割技術，是一種高水平的切割技術，這項技術所能夠切割材料的范圍廣，成本高，切割效率也極高。
隨著激光切割技術的不斷普及，市場對高效率切割技術需求的增大，使得當前高效率的數控激光切割技術得到了不斷的發(fā)展。
該項技術在交通、汽車制造、航空航天事業(yè)中都發(fā)揮了重要的作用。
1.數控激光切割技術概述
數控激光切割技術是一種將數控技術與激光技術進行有機結合的一項技術。
兩者的結合形成了一種高效的自動化設備，達到了一個新的技術水平，突破了原有的切割技術的障礙，在各行各業(yè)中都發(fā)揮了一定的積極作用。
數控激光切割技術融合了電、光、材料等學科的知識，形成一種綜合型的技術。
很多制造業(yè)中的高端設備都需要這樣的一種高效的切割設備。
數控激光切割技術的特點是高精度、智能化，高精度源自于激光切割技術的精準性，而智能化就與數控系統(tǒng)有關。
該項技術作為切割領域內的前端技術，國外一直多中國采取技術封鎖，使得長期以來，我國的高效能數控激光切割技術發(fā)展緩慢，國內的市場該項技術的市場主要都是來自于國外進口，進口技術具有較高的成本，對我國很多工業(yè)企業(yè)來說是一大問題，所以該項技術在國內的研究與發(fā)展一直是國家關注的重點。
2.數控激光切割技術發(fā)展的重要意義
數控激光切割技術在我國發(fā)展具有重要意義，數控激光切割技術作為一種高效率的切割技術，能夠有效的促進我國制造業(yè)的發(fā)展，降低生產成本，提高生產效率，因而，對我們整體技術水平的發(fā)展具有一定的戰(zhàn)略意義。
目前我國的切割高功率切割設備經過了幾十年的發(fā)展，已經取得了一定的進展，開始占有一定的市場份額，但是值得一提的是，我國當前占有主要市場份額的切割設備都屬于中低端設備，真正的高端切割設備進口率還是比較大的，整體的市場占有份額沒有中低端設備高。
那些高效率激光器、激光專用控制系統(tǒng)等其它核心技術還需要進口。
但是我們制造業(yè)對高端切割技術的需求又在逐漸增加，使得每年不得不花費數十億元進口國外的高端切割設備。
這是由于國外一直以來對中國實行的技術封鎖，想要在未來的切割領域獲得長效的發(fā)展，就不得不探索屬于我們自己的核心切割技術，生產高端切割設備，改變長期以來的進口技術的境況。
隨著我國產業(yè)升級發(fā)展的需要，使得全國范圍數控激光切割技術需求呈現出逐年增長的趨勢。
數控激光切割技術以其超靈活性逐漸取代了傳統(tǒng)的切割手段，對汽車、船舶、能源設備等行業(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，來提高切割效率，降低制造成本。
很多高端的數控激光切割設備對國內的高端技術領域都有著重要的影響。
除了發(fā)展高效能的數控激光切割技術，同時也能夠進行相關產業(yè)鏈的延伸發(fā)展，發(fā)展大功率激光器、光學零部件、電氣控制系統(tǒng)等，促使整個產業(yè)鏈的建立與完善。
這些都對我國整體的切割技術水平的提升有著重要的意義。
3.數控激光切割技術發(fā)展前景分析
從當前數控激光切割技術的發(fā)展現狀看來，未來數控激光切割技術還有廣闊的發(fā)展空間，高功率的數控激光切割設備全球累計甬有不到40000臺，并且當前我國幾經開始進入高端設備需求增長時期，每年增長率達50%以上，汽車、航空、船舶等各個領域都需要這樣的數控激光切割設備來進行生產制造。
從整個世界范圍來看，激光切割設備開始往高功率、大幅面、厚板材方向發(fā)揮在那，國內對高功率的激光切割設備的需求量不斷增加，預計在未來5-10，高功率激光切割設備將會有一個較大的突破性的增長。
隨著全球激光制造技術的不斷發(fā)展，我國與國際激光技術發(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備幾乎全部都是進口，如此巨大的市場需求，要不斷的要求國內的高端激光切割技術的突破，這樣的突破需要解決激光加工制造領域多層面的技術核心問題，例如數控激光、激光機床加工技術等。
這些技術的發(fā)展與突破并不是一朝一夕的事，需要國家不斷的加強對這些技術的支持與投入，加強對該技術領域的技術研究與探究，才能夠在根本上解決我國的高端數控激光切割技術的發(fā)展瓶頸。
整體上而言，正是因為發(fā)展的不夠徹底，才使得是數控激光切割技術擁有一個較為明朗的發(fā)展前景。
4.結語
數控激光切割技術是一種融合了數控系統(tǒng)與激光切割技術的新型高效率切割技術，目前國內對于這樣的高效率的數控激光切割設備的需求量呈現逐年增長的趨勢，但是我國在該項技術領域并沒有掌握核心技術，很多這樣的技術都依賴進口，但是正是因為有這樣的一個潛在的巨大的市場需求，才使得我國的高端數控激光切割技術發(fā)展前景廣闊。
[參考文獻]
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