數(shù)控激光切割機(jī)床

用于工業(yè)切割以及刻蝕金屬材料所制成的主料板。

最大切割功率1000W，切割幅面3000*1500&4000*1500。

根據(jù)激光發(fā)生器的大小，切割厚度在0.1~20mm左右一般都不超過(guò)10mm，否則投入成本太大，該設(shè)備投資成本在所有的切割方式中是最高的，而且不是高了一點(diǎn)點(diǎn)，使用維護(hù)成本也相當(dāng)高，切割材料范圍較大。

數(shù)控水射流切割機(jī)（簡(jiǎn)稱水刀），一般切割厚度都小于20mm，采用高壓水射流并加入磨料(金剛砂或石榴石)的方式切割，切割材料范圍是最廣的，幾乎沒(méi)有切不了的東西，設(shè)備投資成本僅次于激光，使用成本也較高，因?yàn)樗械哪チ隙际且淮涡缘模眠^(guò)一次就排放到大自然中去了，因此帶來(lái)的環(huán)境污染也比較嚴(yán)重。

技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及需突破的共性關(guān)鍵技術(shù)

3.1 國(guó)外數(shù)控激光切割技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)際上有代表性的激光切割設(shè)備制造商有：德國(guó)通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美國(guó)WHITNEY公司和日本TANAKA公司等，他們的代表性技術(shù)如表1。這些國(guó)際知名公司已陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了大功率、大幅面、高速、飛行光路，三維立體、數(shù)控自動(dòng)的激光切割機(jī)，并且每年都在推出新的機(jī)型。如百超2002年推出加速度2g，2007年推出3g的高速機(jī)床，技術(shù)發(fā)展之迅速可見(jiàn)一斑。

隨著激光切割的逐步普及，市場(chǎng)要求進(jìn)一步提高切割效率(高速切割)、降低待機(jī)時(shí)間(自動(dòng)上下料系統(tǒng))、擴(kuò)大應(yīng)用面(向三維立體切割、厚板、高反射材料發(fā)展)、降低運(yùn)行成本(降低電耗)等。國(guó)外激光切割技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)有：

3.1.1 高速度

在設(shè)備的運(yùn)行速度上，目前多家企業(yè)競(jìng)相開(kāi)發(fā)高速高精度切割機(jī)，用以取代機(jī)械沖床，例如瑞士百超激光有限公司推出的BYSPEED機(jī)型，切割速度可達(dá)40m/min，加速度為3g，可切割20 mm的不銹鋼，12mm的鋁合金和6mm的紫銅等，其電耗僅60kW，機(jī)器有效利用率可達(dá)95%，在薄板加工效率上與沖床相當(dāng)。

普瑞瑪工業(yè)公司最新推出的SYNCRONO機(jī)床則采用了一種與眾不同的全新設(shè)計(jì)理念，首次在激光切割設(shè)計(jì)中引入了并聯(lián)機(jī)床的概念，并將兩臺(tái)機(jī)床合二為一：一臺(tái)具有極高動(dòng)態(tài)性能和極輕重量的小型切割機(jī)床(切割頭)和一臺(tái)負(fù)責(zé)在大加工范圍內(nèi)移動(dòng)的大型傳統(tǒng)機(jī)床，兩者之間通過(guò)數(shù)控實(shí)現(xiàn)完美的同步運(yùn)動(dòng)和最佳的加工效率優(yōu)化。由于切割頭部分的重量極輕，故能實(shí)現(xiàn)非常高的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)機(jī)床還采取了特殊的動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)和專門優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)控制算法，使其在高速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)軌跡光滑且完全避免了振動(dòng)。這種設(shè)計(jì)的結(jié)果使SYNCRONO機(jī)床達(dá)到了一種超乎想象的加T效率，其切割時(shí)的加速度可達(dá)6g，一分鐘內(nèi)可以切割1000個(gè)孔，幾乎比目前市場(chǎng)上最快的切割機(jī)還要快一倍。同時(shí)其運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)手，實(shí)際上，SYNCRONO正在開(kāi)創(chuàng)一個(gè)激光切割新時(shí)代。

3.1.2 多自由度

激光切割機(jī)廣泛地應(yīng)用到復(fù)雜曲面，工件的加工，如激光切割機(jī)器人、專門用于管材切割的2.5D激光切割機(jī)、3D光纖傳輸激光切割機(jī)等。

以前的三維激光切割機(jī)只能進(jìn)行汽車內(nèi)飾件的切割，無(wú)法加工金屬?zèng)_壓件。普瑞瑪工業(yè)公司創(chuàng)造性地將電容式傳感器集成到三維激光切割設(shè)備中，使機(jī)床可以自動(dòng)適應(yīng)沖壓件彈性變形造成的誤差，從而使三維激光切割技術(shù)真正成為汽車車身加工的一種精密、靈活的加工手段，廣泛應(yīng)用于汽車、航天航空工業(yè)、工程機(jī)械、模具、健身器材、鈑金加工等制造領(lǐng)域。

3.1.3 大幅面大厚板

目前，國(guó)際上出現(xiàn)了“精密造船”的概念，美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等圍家和地區(qū)的船舶制造普遍采用高功率激光切割技術(shù)。目前國(guó)外主流大幅面激光切割機(jī)一般采取機(jī)載激光器結(jié)構(gòu)，加工幅面為3m×25m，切割板厚可達(dá)到40mm，在船舶、艦艇等行業(yè)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

3.1.4 智能化

進(jìn)一步把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動(dòng)化的T件定位相結(jié)合，將自動(dòng)排料、切割工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制集成一體，把激光切割的功能部件與其他加工方法組合，制成如激光沖床等多功能加工機(jī)，更符合工廠復(fù)雜加工高效的需要，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點(diǎn)，可同時(shí)完成切割、打孔、打標(biāo)、劃線、成形等。2100433B

這種設(shè)備說(shuō)簡(jiǎn)單了就是一只手，用它“抓”著“切割介質(zhì)”，并控制切割的前進(jìn)方向，它的工作原理是：首先編制程序，將程序輸入數(shù)控切割機(jī)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)送前進(jìn)、后退、左、右的指令到機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速，來(lái)帶動(dòng)機(jī)床的行動(dòng)，由此而實(shí)現(xiàn)對(duì)割槍的控制。數(shù)控切割機(jī)一般配置火焰割炬、等離子割炬、激光頭、水刀等切割介質(zhì)，所以就有了數(shù)控等離子切割機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)（簡(jiǎn)稱激光切割機(jī))、數(shù)控水射流切割機(jī)（簡(jiǎn)稱水刀）等等。

適用于各種金屬材料的高精度切割。

數(shù)控激光切割機(jī)可加工的材料

不銹鋼、碳鋼、合金鋼、硅鋼、彈簧鋼、鋁、鋁合金、鍍鋅板、鍍鋁鋅版、酸洗板、鈦等金屬板材及管材切割。

數(shù)控激光切割機(jī)適用行業(yè)

廣泛應(yīng)用于鈑金加工、廣告標(biāo)牌字制作、高低壓電器柜制作、機(jī)械零件、廚具、汽車、機(jī)械、金屬工藝品、鋸片、電器零件、眼鏡行業(yè)、彈簧片、電路板、電水壺、醫(yī)療微電子、五金、刀量具等行業(yè)。

數(shù)控激光切割機(jī)要求

各行業(yè)對(duì)數(shù)控激光切割機(jī)提出了下列要求：

汽車發(fā)念頭和車身沖壓件出產(chǎn)線具有連續(xù)、高效、高可靠性的特點(diǎn)，汽車行業(yè)要求能專門研究汽車零部件的工藝特點(diǎn)、與汽車行業(yè)相互交流共同研發(fā)具有模塊化、系列化的成套柔性出產(chǎn)線。柔性出產(chǎn)線以汽車發(fā)念頭缸體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸、箱體等樞紐加工件加工為對(duì)象，適應(yīng)混流出產(chǎn)的模塊快速組合可重組出產(chǎn)線，把握機(jī)能評(píng)價(jià)、誤差溯源、質(zhì)量控制與治理集成技術(shù)，開(kāi)發(fā)高速精密、機(jī)能可靠的數(shù)控切割機(jī)，同時(shí)具有高速取料、輔助設(shè)備如具有去毛刺功能等。

大型船舶的樞紐加工件集中在大功率柴油機(jī)的機(jī)座、機(jī)架、氣缸體、缸蓋、活塞桿、十字頭、連桿、曲軸，以及減速箱傳動(dòng)軸、舵軸和推進(jìn)器等，樞紐加工件材質(zhì)為特種合金鋼，一般為小批加工，要求加工成品率100%。樞紐加工件具有重量大，外形復(fù)雜、精度高，加工難度大等特點(diǎn)。大型船舶樞紐件加工需要具有大功率、高可靠性以及多軸的重型、超重型數(shù)控切割機(jī)。

發(fā)電設(shè)備樞紐加工件重量大，外形特殊、精度高、加工難度大、價(jià)格昂貴，如核電站壓力容器單件重達(dá)400~500噸，大型汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子單件重超過(guò)百噸，要求可靠工作30年以上。因此，發(fā)電設(shè)備樞紐件制造需要的數(shù)控切割機(jī)特點(diǎn)是大規(guī)格、高剛度、高可靠性。

航空產(chǎn)業(yè)典型零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是大量采用整體薄壁結(jié)構(gòu)，外形復(fù)雜。為了增加航空器的機(jī)動(dòng)性，增加有效載荷和航程，降低本錢，進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)和廣泛采用新型輕質(zhì)材料。大量采用鋁合金、高溫合金、鈦合金、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料、工程陶瓷等。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁件、蜂窩件外形復(fù)雜，孔、空穴、溝槽、加強(qiáng)筋等較多，工藝剛性差。根據(jù)航空產(chǎn)業(yè)加工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求，要求數(shù)控切割機(jī)具有足夠的剛性、操縱簡(jiǎn)樸、人機(jī)界面清晰、要求樣條插補(bǔ)、過(guò)程平均控制，以減少對(duì)拐角處加工精度的影響，具有在線丈量仿真功能。