激光切割技术现状与发展趋势论文
激光切割技术现状与发展趋势论文【1】
摘要：介绍了激光切割技术的现状及发展趋势，提出了该技术的发展日标及需要解决的技术问题。
关键词：激光切割机 现状 发展
引言
激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术，也是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。
它占整个激光加工业的70%以上。
激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度和高适应性的特点。
同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切缝边缘垂直度好、切边光滑、切割过程容易实现自动化控制等优点。
可切割碳钢、不锈钢、合金钢、木材、塑料、橡胶、布、石英、陶瓷、玻璃、复合材料等。
激光切割板材时，不需要模具，可以替代一些需要采用复杂大型模具的冲切加工方法，能大大缩短生产周期和降低成本。
因此，目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。
近年来，激光切割技术发展很快，国际上每年都以15%一20%的速度增长。
一、概述国内外激光切割应用现状
激光切割是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。
以日本为例，目前已拥有CO2激光切割机2万多台，约占全球激光加工机总量的1/3，其中80%为激光切割设备。
据统计，自1995年以来，年生产C02激光切割机已超过500台左右，其中YAG激光切割机100多台。
而我国至今却只有600多台套激光切割机在使用中。
因此，在我国，激光切割技术的推广和应用潜力很大。
随着我国国民经济的飞速发展，许多传统产业需要改造，许多钣金加工领域有待开发，许多工业城市也需要建立激光加工中心。
二、激光切割技术发展趋势及特点
1.高速、高精度激光切割机
由于大功率激光器光束模式的改善及32位微机的应用，为激光切割设备的高速、高精度创造了有利条件。
目前国际先进水平的激光切割机的切割速度已达到20m/min以上，两轴快速运动可达250m/min，加速度最大为109，定位精度达0.01mm/500mm。
采用高速、高精度的激光切割机，在切割板厚lmm，直径10mm的小圆时，每分钟能切割500多个，而其直径误差不大于50mm，实现了真正意义上的飞行切割技术。
2. 厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割机
如上所述，随着可用于激光切割激光器功率的增大，激光切割正从轻工业薄板的钣金加工向着重工业厚板切割方向发展。
6kW大功率激光器，能切割低碳钢板最大厚度达32mm的大尺寸工件。
由于厚板激光切割技术的不断改进，目前已经尝试使用3kW的激光器切割通常需要用6kW激光器才能切割的32mm厚的低碳钢板.并已用于试生产。
此外，激光切割机的加工尺寸范围也在不断扩大，目前生产最大激光切割机的机宽可达5.4m，长达6m。
这都说明了厚板、大尺寸激光切割技术正在逐渐提高。
3.三维立体多轴数控激光切割机
为了满足汽车、航空等工业的立体工件切割的需要，目前已发展了各种各样的5轴或6轴三维激光切割机，其最大加工工件尺寸可达3500mmx1200mm，数控轴数达到9轴，加工速度快，精度高，在6.2m范围内加工误差仅在0.1mm之内。
在先进国家的汽车生产线上，YAG激光切割机器人的应用愈来愈多。
目前，三维激光切割机正向高效率、高精度、多功能和高适应性方向发展，其应用范围将会愈来愈大。
三、激光切割技术发展前沿
自1960年红宝石激光器问世以来，激光加工技术至今已发展到第三个时期了。
为了实现上述技术的持续发展，在2l世纪初，激光切割需要研究、开发和解决的主要问题如下。
1.激光器的改进。
包括2kW级以上CO。
激光器光束模式的改善、YAG激光束发散角的减小和超小型大功率气体激光器的开发等。
2.光束传导系统功能部件的研究。
提高大功率激光光束传递和聚焦光路系统的可靠性及性能，包括大功率光路系统中热变形补偿及其监测系统的研究、光轴的自动调节系统及防反射光光学系统的开发和YAG光导纤维传送系统的小型化及消除象差等问题的解决。
采用补偿控制等方法使切割工作台超高速化、高精度化，提高激光切割机器人的移动速度和精度，NC控制计算、处理的`高速化等。
3.切割软件的功能改善及激光切割T艺控制。
利用CAD/CAM.研制高速自动示教编程系统，以缩短三维立体激光切割机的编程时间。
开发快速的、空间的高分辨率传感器及其监测系统等，建立适应性控制。
四、数控激光切割机技术发展目标
1.高速、高精度激光切割机及切割工艺
我国的数控激光切割机生产，经过近20年的发展已取得了很大成就。
但与国外先进产品相比，还有较大差距，主要表现在切割机的运行速度低，动态精度差，配套功能不够，切割工艺参数不完善和切割断面质量不易保证等。
为了进一步提高产品质量和生产率，必须生产出新型的高速、高精度的激光切割机，以满足国内日益增长的生产需要，数控激光割机应具备专用切割工艺参数，配有激光专用自动编程系统及自动排料、套料系统，减少编程时间，提高板材利用率。
数控激光切割机如安装交换工作台，则可以大大提高生产率，充分利用激光能源，降低生产成本。
2.厚板激光切割技术及其设备
由于大功率CO2激光器光束模式的改进和激光切割技术进步，使厚板激光切割技术的应用逐渐增加，同时由于切割工艺采用CNC控制激光切割精度高，因此，用激光切割代替等离子、氧乙炔为主的中厚板切割的趋势正迅速增长，激光切割正从轻工业的钣金加工业向建筑机械、桥梁、造船等重工业方向发展。
3.三维高精度大型数控激光切割机及其切割
工艺技术三维数控激光切割机主要应用于汽车制造、航空、建筑及难以加工的大型立体钣金件。
其主要特点是：床身刚性好、加工范围大;龙门式结构能实现高速、高精度的切割;三维激光切割头不仅能沿X、Y、Z轴作直线运动，且能进行C轴旋转.数控系统采用5轴或6轴联动系统，具有空间立体编程简单、操作方便和可靠性高的特点。
目前国内企业对三维激光切割机已经有需求，随着市场和经济的快速发展，在汽车、航空、机车及工程机械等行业对三维激光切割机的需求将会不断增大，因此，开发出性能好、工作可靠、使用方便的三维激光切割机，将使我国激光切割机的水平大大提高一步。
五、总结
随着装备制造业的快速发展，我国数控激光切割成套设备已进入快速增长期，年增长率达50%以上。
应用行业包括：汽车、船舶、航空、核工业、机械制造、钢铁、纺织、石油、激光加工中心等。
在2006年全国激光加工学术年会上，专家们认为：到“十一五”末期，我国每年至少需要1500多台套高功率数控激光切割机，到“十二五”末期，我国高功率数控激光切割机市场需求量将达到10000台套，其中除了通用的激光切割机之外，对高速高精度激光切割机、大幅面厚板激光切割机、三维立体数控激光切割机、航天航空用有色金属激光器切割机等高性能激光切割系统的需求也与日俱增。
参考文献
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数控激光切割技术发展趋势【2】
摘要：数控激光切割技术是一种高成本的工业切割技术，数控激光切割技术切割材料的范围是十分广泛的，具有显著的切割优势，该项技术在国外发展较好，国内发展还是比较缓慢的，本文主要探究数控激光切割技术的发展趋势。
关键词：数控;激光切割;工业;技术
数控激光切割技术，是一种高水平的切割技术，这项技术所能够切割材料的范围广，成本高，切割效率也极高。
随着激光切割技术的不断普及，市场对高效率切割技术需求的增大，使得当前高效率的数控激光切割技术得到了不断的发展。
该项技术在交通、汽车制造、航空航天事业中都发挥了重要的作用。
1.数控激光切割技术概述
数控激光切割技术是一种将数控技术与激光技术进行有机结合的一项技术。
两者的结合形成了一种高效的自动化设备，达到了一个新的技术水平，突破了原有的切割技术的障碍，在各行各业中都发挥了一定的积极作用。
数控激光切割技术融合了电、光、材料等学科的知识，形成一种综合型的技术。
很多制造业中的高端设备都需要这样的一种高效的切割设备。
数控激光切割技术的特点是高精度、智能化，高精度源自于激光切割技术的精准性，而智能化就与数控系统有关。
该项技术作为切割领域内的前端技术，国外一直多中国采取技术封锁，使得长期以来，我国的高效能数控激光切割技术发展缓慢，国内的市场该项技术的市场主要都是来自于国外进口，进口技术具有较高的成本，对我国很多工业企业来说是一大问题，所以该项技术在国内的研究与发展一直是国家关注的重点。
2.数控激光切割技术发展的重要意义
数控激光切割技术在我国发展具有重要意义，数控激光切割技术作为一种高效率的切割技术，能够有效的促进我国制造业的发展，降低生产成本，提高生产效率，因而，对我们整体技术水平的发展具有一定的战略意义。
目前我国的切割高功率切割设备经过了几十年的发展，已经取得了一定的进展，开始占有一定的市场份额，但是值得一提的是，我国当前占有主要市场份额的切割设备都属于中低端设备，真正的高端切割设备进口率还是比较大的，整体的市场占有份额没有中低端设备高。
那些高效率激光器、激光专用控制系统等其它核心技术还需要进口。
但是我们制造业对高端切割技术的需求又在逐渐增加，使得每年不得不花费数十亿元进口国外的高端切割设备。
这是由于国外一直以来对中国实行的技术封锁，想要在未来的切割领域获得长效的发展，就不得不探索属于我们自己的核心切割技术，生产高端切割设备，改变长期以来的进口技术的境况。
随着我国产业升级发展的需要，使得全国范围数控激光切割技术需求呈现出逐年增长的趋势。
数控激光切割技术以其超灵活性逐渐取代了传统的切割手段，对汽车、船舶、能源设备等行业都有着重要的意义。
这些行业都需要高精度的切割手段，来提高切割效率，降低制造成本。
很多高端的数控激光切割设备对国内的高端技术领域都有着重要的影响。
除了发展高效能的数控激光切割技术，同时也能够进行相关产业链的延伸发展，发展大功率激光器、光学零部件、电气控制系统等，促使整个产业链的建立与完善。
这些都对我国整体的切割技术水平的提升有着重要的意义。
3.数控激光切割技术发展前景分析
从当前数控激光切割技术的发展现状看来，未来数控激光切割技术还有广阔的发展空间，高功率的数控激光切割设备全球累计甬有不到40000台，并且当前我国几经开始进入高端设备需求增长时期，每年增长率达50%以上，汽车、航空、船舶等各个领域都需要这样的数控激光切割设备来进行生产制造。
从整个世界范围来看，激光切割设备开始往高功率、大幅面、厚板材方向发挥在那，国内对高功率的激光切割设备的需求量不断增加，预计在未来5-10，高功率激光切割设备将会有一个较大的突破性的增长。
随着全球激光制造技术的不断发展，我国与国际激光技术发展水平还是存在一定的差距的，尤其是高端的激光切割设备几乎全部都是进口，如此巨大的市场需求，要不断的要求国内的高端激光切割技术的突破，这样的突破需要解决激光加工制造领域多层面的技术核心问题，例如数控激光、激光机床加工技术等。
这些技术的发展与突破并不是一朝一夕的事，需要国家不断的加强对这些技术的支持与投入，加强对该技术领域的技术研究与探究，才能够在根本上解决我国的高端数控激光切割技术的发展瓶颈。
整体上而言，正是因为发展的不够彻底，才使得是数控激光切割技术拥有一个较为明朗的发展前景。
4.结语
数控激光切割技术是一种融合了数控系统与激光切割技术的新型高效率切割技术，目前国内对于这样的高效率的数控激光切割设备的需求量呈现逐年增长的趋势，但是我国在该项技术领域并没有掌握核心技术，很多这样的技术都依赖进口，但是正是因为有这样的一个潜在的巨大的市场需求，才使得我国的高端数控激光切割技术发展前景广阔。
[参考文献]
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