激光切割技術(shù)論文

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激光切割技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)論文推薦度：
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激光切割技術(shù)論文

　　激光切割技術(shù)論文【1】

激光切割技術(shù)論文

　　[摘要]隨著我國(guó)技術(shù)的發(fā)展，激光切割技術(shù)得到不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍日益廣泛。

　　本文主要是對(duì)激光切割技術(shù)的涵義、優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及其數(shù)控激光切割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析論述，希望能夠更好地了解應(yīng)用激光切割技術(shù)。

　　[關(guān)鍵詞]激光;激光技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

　　激光技術(shù)是20世紀(jì)偉大的發(fā)明之一，自1960年第一臺(tái)激光器問(wèn)世以來(lái)，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(lèi)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(duì)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(duì)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(guò)近幾年的發(fā)展，廣泛應(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。

　　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，材料很快加熱至氣化程度，蒸發(fā)形成孔洞。

　　隨著光束與材料相對(duì)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0.10～0.20mm。

　　第三，切割面光滑：切割面無(wú)毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以?xún)?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/min，比線切割的速度快很多。

　　第五，切割質(zhì)量好：無(wú)接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒(méi)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(duì)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(wú)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(duì)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(méi)有模具消耗，無(wú)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(guó)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(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)，CO2激光切割機(jī)的年生產(chǎn)量已超過(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。

　　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(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(mǎn)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)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(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(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。

　　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(lèi)繁多，更新?lián)Q代迅速，新產(chǎn)品研制周期長(zhǎng)，而且多數(shù)種類(lèi)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4～6mm鋼板，板金件種類(lèi)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(kù)房就近300m2，由此可見(jiàn)，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(kāi)發(fā)，而數(shù)控激光切割技術(shù)的柔性加工優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　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)

　　[1] 鄧家科、王中、朱付金、盧飛星.數(shù)控激光切割技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與市場(chǎng)分析[J]，激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2009(5).

　　[2] 孫曉東、王松、趙凱華、李國(guó)慶.激光切割技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀[J]，熱加工工藝，2012(9).

　　[3] 孫曉、蔣明、陳聰、高明、曾曉燕.三維激光切割在機(jī)械加工機(jī)床中的集成研究[J]，制造技術(shù)與機(jī)床，2015(1).

　　[4] 李文軒.激光技術(shù)應(yīng)用及前景[J]，經(jīng)營(yíng)管理者，2014(33).

　　激光切割技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)【2】

　　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。

　　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(mǎn)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。

　　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

　　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。

　　五、總結(jié)