科学进步

科学与财富

激光切割技术当前状况与未来走向，羊智平（桂林星辰科技有限公司）撰写，摘要部分阐述了该技术的现有水平及未来走向，并对技术发展的目标以及面临的技术挑战进行了探讨。关键词：激光切割技术现状、发展趋势

引言

对率光路系统中的热变形补偿及其监测技术进行了深入研究，同时开发了光轴自动调节系统和防反射光学系统。此外，还实现了YAG光导纤维传送系统的小型化，并解决了消除象差等问题。通过运用补偿控制等手段，实现了切割工作台的超高速和高精度运行，提升了激光切割机器人的移动速度和精度，以及NC控制计算和处理的高效化。切割软件性能提升与激光切割技术调控。通过采用技术，研发了高速自动示教编程系统，旨在减少三维立体激光切割机的编程所需时间。同时，开发了快速、高分辨率的传感器及其监测系统，并构建了适应性控制系统。

激光加工领域的关键技术之一，同时，它在激光加工过程中占据着举足轻重的地位。

作为最早采用且广泛应用的加工技术，激光切割技术占据了激光加工业总量的70%以上份额。相较于其他切割技术，激光切割技术最为显著的优势在于其高速、高精度以及良好的适应性。此外，它还具备切割线细、热影响区域小、切割面质量优良、切割过程无噪音、切缝边缘垂直度佳、切边平滑以及易于实现自动化控制等特点。激光切割技术能够处理碳钢、

不锈钢、合金钢、木材、塑料、橡胶、布料、石英、陶瓷、玻璃以及复合材料等多种材料，在激光切割过程中，无需模具即可进行，从而能够替代那些依赖复杂且体积庞大的模具的冲切工艺，显著减少生产时间并降低成本。鉴于此，激光切割技术现已广泛应用于汽车、机车车辆制造、航空工业、化工、轻工业、电器电子、石油以及冶金等多个工业领域。激光切割技术近年来进步迅猛，其国际增长率每年均保持在15%至20%之间。

四、数控激光切割机技术发展目标：追求高速与高精度，致力于研发新型激光切割机及其相应的切割工艺。

我国数控激光切割机制造业，历经约二十年的进步，已实现了显著的成就。与国外先进产品相较，我国产品尚存在明显不足，主要体现在切割机运行速度较慢、动态精度不足、配套功能尚不完善、切割工艺参数不够完备以及切割断面质量难以保证等方面。为提升产品质量与生产效率，亟需研发新型的高速、高精度激光切割机，以适应国内不断增长的生产需求。数控激光切割机应配备专用的切割工艺参数，并拥有激光专用自动编程系统以及自动排料、套料系统，以此缩短编程时间。

提升板材使用效率。若数控激光切割机配备可更换的工作平台，其性能将显著增强。

概述国内外激光切割应用现状

激光切割技术是激光加工领域最早被采用且应用最广泛的加工形式。以日本为例，该国目前共拥有超过两万台CO2激光切割设备，这一数字几乎占据了全球激光加工设备总量的13%。

据统计，自1995年起，我国每年生产的二氧化碳激光切割机数量已达到500台左右，其中YAG激光切割机超过100台。然而，截至目前，我国在使用的激光切割机总数仅为600多台。由此可见，在我国，激光切割技术的推广与运用仍有巨大的发展空间。我国国民经济迅猛增长，促使众多传统产业亟需革新，钣金加工领域亦亟待拓展，众多工业城市亦需设立激光加工中心。此外，激光切割技术的发展趋势和特点包括：一是切割速度的显著提升，二是切割精度的极大提高。

高效率生产，有效运用激光能源，显著减少生产费用。厚板激光切割技术及其相关设备，得益于大功率CO2激光器光束模式的优化以及激光切割技术的不断进步，其应用范围正逐步扩大。此外，切割工艺中采用的CNC控制激光切割技术，也进一步提升了厚板激光切割的效率。

得益于大功率激光器光束模式的优化以及32位微机的运用，激光切割设备得以实现高速、高精度的切割，从而创造了有利的操作环境。当前，国际顶尖的激光切割设备其切割速率超过了每分钟20米，其双轴的快速移动速度能够达到250米每分钟，加速度最高可达109，而且定位精度能够精确到0.01毫米，甚至更小。运用高效能的激光切割设备，对于厚度为1毫米、直径为10毫米的小圆板进行切割，该设备每分钟可完成500余次切割作业，且切割直径的误差控制在50毫米以内，从而达到了飞行切割技术的实际应用水平。大型激光切割机，特别是那些用于厚板切割和大尺寸工件切割的设备，正如前文所述，随着激光切割所使用的激光器功率不断提升，激光切割技术正逐步从轻工业领域中的薄板钣金加工转向重工业领域中的厚板切割。例如，6千瓦的高功率激光器，其切割能力已达到对低碳钢板厚度达32毫米的大尺寸工件进行切割的水平。得益于厚板激光切割技术的持续优化，如今已能运用3千瓦的激光设备完成以往需6千瓦激光器才能完成的32毫米厚低碳钢板的切割任务，且该技术已应用于试生产阶段。同时，激光切割机的加工尺寸也在持续拓宽，目前市面上最大型的激光切割机宽度已达到5.4米，长度更是可达6米。这一切

由于精度优异，采用激光切割技术取代等离子切割、氧乙炔切割等中厚板加工方法的现象正日益增多，激光切割技术正逐步从轻工业的钣金制造业领域向更广泛的应用拓展。

致力于拓展至建筑设备、桥梁工程、船舶制造等重型工业领域。三维高精度的大型数控激光切割设备，以及其切割技术。

三维数控激光切割机在工艺技术领域内，主要服务于汽车制造业、航空航天行业、建筑领域，以及那些难以进行加工的巨型立体钣金件的生产。该设备的主要优势包括：机身结构坚固，具备良好的刚性；加工覆盖范围广泛；龙门式结构设计。

该设备能够实现快速且精确的切割操作；三维激光切割头不仅能够在X、Y、Z三个轴向上进行直线移动，还能够进行C轴的旋转操作。数控系统配备了5轴或6轴联动功能，具备编程简便、操作便捷以及高可靠性的特点。国内企业对三维激光切割机已有需求，伴随市场和经济的迅猛增长，汽车、航空、机车以及工程机械等行业对其需求将持续上升。因此，研制出性能优越、操作便捷、稳定可靠的三维激光切割机，将显著提升我国激光切割技术的整体水平。

装备制造业的迅猛发展推动了我国数控激光切割设备的快速崛起，该设备正步入高速增长阶段，年增长速度超过50%。其应用范围广泛，涵盖了汽车、船舶、航空、核工业、机械制造、钢铁、纺织、石油以及激光加工中心等多个行业。在2006年的全国激光加工学术年会上，与会专家们提出，至“十一五”规划结束之时，我国每年至少需新增1500台以上的高功率数控激光切割设备；展望“十二五”规划期末，国内对高功率数控激光切割机的需求量预计将突破台套。这一需求不仅包括常规的激光切割设备，还对高速高精度、大尺寸厚板、三维立体数控以及航天航空领域专用的有色金属激光切割系统等高性能激光切割技术产生了日益增长的需求。文献资料【李兴志. 激光加工技术发展态势与21世纪的前景分析】发表在《光机电信息》杂志2003年第2期。

陈树明在其著作《激光切割技术现状与发展》中提到，激光切割技术的研究进展；乔东凯与谢月强则探讨了激光加工机的微机控制系统。

茂名学院学报，在2003年第13期（第1卷）中，发表了编号为39至42的文章。

说明了厚板、大尺寸激光切割技术正在逐渐提高。为满足汽车、航空等行业对立体工件切割的需求，目前市面上已涌现出多种型号的5轴或6轴三维数控激光切割机。这些设备的最大加工尺寸可达3500毫米×1200毫米，且数控轴数可达9轴。它们加工效率高，精度优良，在6.2米的加工范围内，误差控制在了0.1毫米以内。在先进国家的汽车生产线上，

YAG激光切割机器人的应用领域正日益拓宽。目前，三维激光切割技术正朝着高效、精准、多能和适应性强等方向发展，其应用范围预计将不断扩大。自1960年红宝石激光器问世以来，激光加工技术已经经历了三个发展阶段。为了推动该技术的不断进步，进入21世纪后，激光切割技术面临的关键性研究、开发与解决的任务主要包括：首先，对激光器进行优化升级。

张边、陈武柱所著的论文《基于软件组件的智能化激光加工数控软件D》发表在《机械加工与自动化》杂志2002年第23至25页。

胡惠芬在其论文《数控激光切割机的发展现状和应用前景Ⅱ》中，对相关技术进行了深入探讨。（发表于《造船技术》杂志，1997年第70期，页码为37至139。）

涵盖2千瓦及以上级别的CO激光器，对光束模式的优化、YAG激光束发散角度的降低以及超小型大功率气体激光器的研发等方面。此外，还涉及对光束传导系统功能部件的研究，旨在增强大功率激光光束传输和聚焦光路系统的稳定性和效能，包括提升大功率激光器的传输性能。

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