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浅议我国数控激光切割技术的发展趋势
2018-9-27  来源: 青岛圣族激光机械有限公司   作者:王天勇



  
        摘要:在我国数控激光切割技术应用过程中,技术人员应该根据加工系统的性能、加工材料和工艺参数进行分析,有效控制影响激光切割质量的因素。在数控激光技术应用活动中,根据不同的材料厚度和种类,选择合适的工艺参数,从而提高激光切割的加工质量。本文从数控激光切割技术的发展趋势进行分析,提出几点有利于增强激光行业发展效率的可行性建议。
  
       关键词:数控机床;激光切割;发展趋势;市场增长

  
       未来我国的激光切割技术在发生器的选择上将会更具多样性,发生器的动力供应类型更加多样化,能量输出更加稳定,结构具有一定的特色,激光器切割机的使用费用将会显著降低,对人体的伤害也会显著减少。数控激光切割技术应用领域不断增多,我国三维立体切割、自动聚焦和恒光路技术逐渐成熟,使用机载激光器通过移动光束对大幅面厚板材进行激光切割的技术操作也将逐步完善。

  
       1 、 数控激光切割技术的内涵分析
  
      从整体上来说,激光切割的工作原理是使用反射镜处理激光束对被割材料进行处理(图 1)。激光器对反射镜的特定位置发射激光束,经过反射镜折射之后,由一个特殊透镜对激光束进行聚拢对焦处理。
  
       在激光切割的过程中,辅助气体由喷嘴喷出加入到激光对焦光束中,最终形成了蕴含较强能量的切割工具。激光切割的功率大小受到喷嘴移动速度的影响,被割材料上的切割处理需要参考机床平台的运动轨迹来实现。数控激光切割主要用来切割金属,除了切割这种高硬度的物质,不同的激光技术能够完成三维切割、皮革木头纸张切割和玻璃陶瓷类切割等,使用激光直写技术还能够完成医学治疗方面的操作活动。
  
       在激光切割质量系统控制中,技术人员应该合理调整不同聚焦透镜的位置,使用多轴运动控制卡,对滤光片与 CCD 光束运动轨迹进行控制。在数控激光控制活动中,技术人员应该根据数控系统中可承受加工板材尺寸的参数,合理调整激光束运动的定位速度(X/Y 轴)。根据有效切割长度确定最大加工速度,在激光束的方向处理上,将切割的定位精度误差控制在合理的范围内。根据数控激光切割器的发展趋势来看,不同材料的切割厚度不同.
  
 
 
 
图 1
  
       2 、 数控激光切割技术的发展趋势介绍
  
       激光切割技术的应用比较广泛,它是我国数控机床生产中的一种精密技术,它有多种不同的模式和属性。不同的激光种类工作模式不同,激光功率和光束偏振的差异,决定了激光在切割过程中具有不同的模式稳定性。
  
       激光加工新技术中主要有激光三维刻蚀、激光微结构制造、激光 -SPM 复合加工和准分子掩膜刻蚀等。我国工业加工和生产领域对于数控激光技术比较重视,技术研发人员应该认真分析数控激光切割技术的特征与应用现状,对数控切割的技术应用模式进行优化。我国数控激光切割技术将会向高速度和多自由度的方向发展,由于近年来国内高功率数控激光切割机市场增长趋势明显,工业制造领域对于激光切割机的需求总量不断上升。
  
       为了迎合市场需求的发展,国内数控激光机器生产与制造领域,将会出现高速高精激光切割机、三维立体激光切割机、大幅面厚板材激光切割机以及其他专用激光切割机设备等。激光切割机的切割能力逐渐增强,切割技术的适应性和自由度也会不断增加。横向激光切割机使用龙门移动光路处理技术,在切割的同时完成等离子云检测等作业。新型的 2.5D 和 3D 激光切割机带有双激光器的切割系统能够满足工业制造领域中的高速切割要求,满足对高难度零件进行加工的需求。使用光纤激光切割机设备还能够对高硬度的材料进行切割,并且切割之后的创面比较整齐,利于后期的涂装加工作业。
  
       3 、 我国数控激光切割技术的应用分析
  
       3.1  数控激光切割技术的通用标准分析
  
       目前我国激光切割机的行业参数通用标准,主要为德国激光切割机等。数控激光切割技术的发展趋势向耗能量最省的方向发展,并且可供激光器运转的工作气体种类适应性更强。目前数控激光技术领域中常见的两种激光切割机为 SLAB-D025 激光器(2500W)和轴快流激光器(3000W),这两种激光切割技术代表了当前工业生产领域的主流发展内容。
  
       SLAB-D025 激光器的结构原理为板式放电、扩散冷却,它没有固定的气体流动装置,气体无需流动,因此无气体动力装置。这种激光器的光束特性为 TEM00 模式,光束的发散角为 0.15mrad, 激光器输出窗口镜片寿命为 40000 小时左右,脉冲频率为5000HZ,且仅有门脉冲功能。SLAB-D025 激光切割机的工作气体种类较多,主要为一氧化碳、氦气、氮气、二氧化碳等,这种切割机还可以使用德国专用的混合气体,混合气体的一氧化碳总量为 6%,其他气体为 94%。
  
       这种激光切割机的耗气量最省,仅为 0.2L/H。而当前另一款主流的激光切割机为轴快流的机器设备,它的结构原理为快速轴流放电的运动特征,涡轮机为气体流动东西装置。这种激光切割机的耗气量比较大,高达 35L/H,但是它的切割效率最高。轴快流数控激光切割机的脉冲频率可以调节,具有超脉冲、特超脉冲的多种功能,可以输出 2.5 倍的额定功率。(即 3000W 的激光器可以输出 7500W 的功率),及其的穿孔能力和切割能力都比较强。
  
       3.2  我国激光切割技术的发展展望分析
  
       我国目前已经能够独立生产数控切割机,并且使用二氧化碳和光纤作为激光器的发生器,可以使用搭载式龙门激光切割,不会受到光路衰减的限制,其主要优势为切割中厚板材。
  
       激光切割技术的新市场朝着超高精度作业领域发展,激光切割的切口宽窄度和切口表面粗糙度等控制精度更高。激光切割市场处理材料的类型更加广泛,材料切割市场中新的发展领域将会进入到纺织机械、粮食机械、医疗机械、灯具装饰、包装业、船舶、汽车、航空和钢铁工业等领域。激光加工开发新市场包括激光数控车床加工设备市场,进入应用领域主要包括磨具、器件、机械、船舶、汽车、航空和钢铁工业等领域。
   
       采用运动控制器进行轴 I 伺服控制和轴 N 伺服控制,调节 I/O 输入与输出的方向,确保被割材料的切割表面更加平滑,降低激光切割中造成的边角毛料磨损现象。根据数控系统的硬件结构,进行控制系统的简化审计,使用主板(PC 总线)实现对于整个激光处理系统的控制。在激光切割技术的发展中,重点对软件控制板块功能实现进行优化升级。
  
       4 、 结语
  
       我国数控激光切割技术将朝着新的领域发展,工业生产对于激光处理类研发产品的需求,要求技术人员不断开发新的市场。为了提升数控激光切割技术的工作效率,技术人员应该对数控激光系统的控制板块进行优化。其中,数控激光切割的系统管理模块中,技术人员应该做好系统数据库管理工作。根据标准工艺库管理标准,对激光切割模式进行实时监督检测,按照常用加工方法的要求进行现行加工工艺参数的检测,并且对比行业工艺标准参数进行分析,对不合理的工艺编制信息进行修改。

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