数控激光切割

根据配置的等离子电源大小切割厚度范围一般在：0.5~100mm以内，极少数进口大功率等离子电源能切到100mm以，上但一般也超不过很多。该设备投资成本根据等离子切割机的功率、品牌等不同，价格不等，使用成本较高，基本上只要能够导电材料都能切割。

数控火焰切割机：普通割炬6~180mm（最大可到250mm），专用割炬也一般不超过300mm，当然也可定制到更大，不过一般厂家用不到。该设备投资成本最低，使用成本也不高，但切割的材料范围较小。

根据激光发生器的大小，切割厚度在0.1~20mm左右一般都不超过10mm，否则投入成本太大，该设备投资成本在所有的切割方式中是最高的，而且不是高了一点点，使用维护成本也相当高，切割材料范围较大。

数控水射流切割机（简称水刀），一般切割厚度都小于20mm，采用高压水射流并加入磨料(金刚砂或石榴石)的方式切割，切割材料范围是最广的，几乎没有切不了的东西，设备投资成本仅次于激光，使用成本也较高，因为所有的磨料都是一次性的，用过一次就排放到大自然中去了，因此带来的环境污染也比较严重。

技术现状、发展趋势以及需突破的共性关键技术

3.1 国外数控激光切割技术现状与发展趋势

目前，国际上有代表性的激光切割设备制造商有：德国通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美国WHITNEY公司和日本TANAKA公司等，他们的代表性技术如表1。这些国际知名公司已陆续开发出了大功率、大幅面、高速、飞行光路，三维立体、数控自动的激光切割机，并且每年都在推出新的机型。如百超2002年推出加速度2g，2007年推出3g的高速机床，技术发展之迅速可见一斑。

随着激光切割的逐步普及，市场要求进一步提高切割效率(高速切割)、降低待机时间(自动上下料系统)、扩大应用面(向三维立体切割、厚板、高反射材料发展)、降低运行成本(降低电耗)等。国外激光切割技术发展趋势有：

3.1.1 高速度

在设备的运行速度上，目前多家企业竞相开发高速高精度切割机，用以取代机械冲床，例如瑞士百超激光有限公司推出的BYSPEED机型，切割速度可达40m/min，加速度为3g，可切割20 mm的不锈钢，12mm的铝合金和6mm的紫铜等，其电耗仅60kW，机器有效利用率可达95%，在薄板加工效率上与冲床相当。

普瑞玛工业公司最新推出的SYNCRONO机床则采用了一种与众不同的全新设计理念，首次在激光切割设计中引入了并联机床的概念，并将两台机床合二为一：一台具有极高动态性能和极轻重量的小型切割机床(切割头)和一台负责在大加工范围内移动的大型传统机床，两者之间通过数控实现完美的同步运动和最佳的加工效率优化。由于切割头部分的重量极轻，故能实现非常高的动态性能，同时机床还采取了特殊的动态平衡设计和专门优化的驱动控制算法，使其在高速运动的同时轨迹光滑且完全避免了振动。这种设计的结果使SYNCRONO机床达到了一种超乎想象的加T效率，其切割时的加速度可达6g，一分钟内可以切割1000个孔，几乎比目前市场上最快的切割机还要快一倍。同时其运行成本远远低于对手，实际上，SYNCRONO正在开创一个激光切割新时代。

3.1.2 多自由度

激光切割机广泛地应用到复杂曲面，工件的加工，如激光切割机器人、专门用于管材切割的2.5D激光切割机、3D光纤传输激光切割机等。

以前的三维激光切割机只能进行汽车内饰件的切割，无法加工金属冲压件。普瑞玛工业公司创造性地将电容式传感器集成到三维激光切割设备中，使机床可以自动适应冲压件弹性变形造成的误差，从而使三维激光切割技术真正成为汽车车身加工的一种精密、灵活的加工手段，广泛应用于汽车、航天航空工业、工程机械、模具、健身器材、钣金加工等制造领域。

3.1.3 大幅面大厚板

目前，国际上出现了“精密造船”的概念，美国、欧盟、日本、韩国等围家和地区的船舶制造普遍采用高功率激光切割技术。目前国外主流大幅面激光切割机一般采取机载激光器结构，加工幅面为3m×25m，切割板厚可达到40mm，在船舶、舰艇等行业得到越来越多的应用。

3.1.4 智能化

进一步把激光器与计算机数控技术、先进的光学系统以及高精度和自动化的T件定位相结合，将自动排料、切割工艺数据库、远程诊断、远程控制集成一体，把激光切割的功能部件与其他加工方法组合，制成如激光冲床等多功能加工机，更符合工厂复杂加工高效的需要，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点，可同时完成切割、打孔、打标、划线、成形等。2100433B

这种设备说简单了就是一只手，用它“抓”着“切割介质”，并控制切割的前进方向，它的工作原理是：首先编制程序，将程序输入数控切割机的控制系统，控制系统发送前进、后退、左、右的指令到机床的驱动系统，并由驱动系统控制电机的正反转以及转速，来带动机床的行动，由此而实现对割枪的控制。数控切割机一般配置火焰割炬、等离子割炬、激光头、水刀等切割介质，所以就有了数控等离子切割机、数控火焰切割机、数控激光切割机（简称激光切割机)、数控水射流切割机（简称水刀）等等。

适用于各种金属材料的高精度切割。

数控激光切割机可加工的材料

不锈钢、碳钢、合金钢、硅钢、弹簧钢、铝、铝合金、镀锌板、镀铝锌版、酸洗板、钛等金属板材及管材切割。

数控激光切割机适用行业

广泛应用于钣金加工、广告标牌字制作、高低压电器柜制作、机械零件、厨具、汽车、机械、金属工艺品、锯片、电器零件、眼镜行业、弹簧片、电路板、电水壶、医疗微电子、五金、刀量具等行业。

数控激光切割机要求

各行业对数控激光切割机提出了下列要求：

汽车发念头和车身冲压件出产线具有连续、高效、高可靠性的特点，汽车行业要求能专门研究汽车零部件的工艺特点、与汽车行业相互交流共同研发具有模块化、系列化的成套柔性出产线。柔性出产线以汽车发念头缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴、箱体等枢纽加工件加工为对象，适应混流出产的模块快速组合可重组出产线，把握机能评价、误差溯源、质量控制与治理集成技术，开发高速精密、机能可靠的数控切割机，同时具有高速取料、辅助设备如具有去毛刺功能等。

大型船舶的枢纽加工件集中在大功率柴油机的机座、机架、气缸体、缸盖、活塞杆、十字头、连杆、曲轴，以及减速箱传动轴、舵轴和推进器等，枢纽加工件材质为特种合金钢，一般为小批加工，要求加工成品率100%。枢纽加工件具有重量大，外形复杂、精度高，加工难度大等特点。大型船舶枢纽件加工需要具有大功率、高可靠性以及多轴的重型、超重型数控切割机。

发电设备枢纽加工件重量大，外形特殊、精度高、加工难度大、价格昂贵，如核电站压力容器单件重达400~500吨，大型汽轮机和发电机的转子单件重超过百吨，要求可靠工作30年以上。因此，发电设备枢纽件制造需要的数控切割机特点是大规格、高刚度、高可靠性。

航空产业典型零件的结构特点是大量采用整体薄壁结构，外形复杂。为了增加航空器的机动性，增加有效载荷和航程，降低本钱，进行轻量化设计和广泛采用新型轻质材料。大量采用铝合金、高温合金、钛合金、高强度钢、复合材料、工程陶瓷等。结构复杂的薄壁件、蜂窝件外形复杂，孔、空穴、沟槽、加强筋等较多，工艺刚性差。根据航空产业加工件的结构特点和加工要求，要求数控切割机具有足够的刚性、操纵简朴、人机界面清晰、要求样条插补、过程平均控制，以减少对拐角处加工精度的影响，具有在线丈量仿真功能。

激光器 光纤

激光器激光功率 10W—1000W

任选光路形式 光纤传导方式

切割幅面 1300mm×2500mm

传动方式 伺服滚珠丝杆传动

对焦方式 跟随式自动对焦

系统定位精度 0.05mm

控制方式 脱机运动控制

支持图形格式 PLT、DXF、BMP、AI

控制软件 正版切割软件

发展方向

数

数控激光切割机行业未来的发展，从适用行业及企业来看，数控激光切割机重点发展范围将围绕在在以下几个方面：

1、高速、精密数控车床，车削中心类及四轴以上联动的复合加工机床。主要满足航天、航空、仪器、仪表、电子信息和生物工程等产业的需要。

2、高速、高精度数控铣镗床及高速、高精度立卧式加工中心。主要满足汽车发动机缸体缸盖及航天航空、高新技术等行业大型复杂结构支架、壳体、箱体、轻金属材料零件和精密零件加工需求。

3、重型、超重型数控机床类：数控落地铣镗床、重型数控龙门镗铣床和龙门加工中心、重型数控卧式车床及立式车床，数控重型滚齿机等，该类产品满足能源、航天航空、军工、舰船主机制造、重型机械制造、大型模具加工、汽轮机缸体等行业零件加工需求。

4、数控磨床类：数控超精密磨床、高速高精度曲轴磨床和凸轮轴磨床、各类高精高速专用磨床等，满足精密超精密加工需求。

5、数控金属成形机床类（锻压设备）：数控高速精密板材冲压设备、激光切割复合机、数控强力旋压机等，主要满足汽车、摩托车、电子信息产业、家电等行业板金批量高效生产需求及汽车轮毂及军工行业各种薄壁、高强度、高精度回转型零件加工需求。

6数控电加工机床类：大型精密数控电火花成形机床、数控低速走丝电火花切割机床、精密小孔电加工机床等，主要满足大型和精密模具加工、精密零件加工、锥孔或异型孔加工及航天、航空等行业的特殊需求。

7、数控专用机床及生产线：柔性加工自动生产线FMS/FMC）及各种专用数控机床，该类生产线是针对汽车、家电等行业加工缸体、缸盖、变速箱箱体等及多品种变批量壳体、箱体类零件加工需求。

工业母机式机床设计，确保了激光切割过程的高速和稳定，选配不同功率的光纤激光器，能对各种金属和材料进行切割打孔高速精密加工，配合跟随式动态调焦装置，在切割过程中，始终能够保持切割品质如一，不失为一款高性价比的大幅面激光切割机。