三维激光切割技术应用及发展趋势

三维激光切割的工作机理

激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的。

三维激光切割的工作机理相对于二维激光切割，三维激光切割需不停地调整激光切割头姿势，以保证激光切割头始终与工件表面垂直，从而获得优良的切割质量。在实际生产中，三维激光切割程序编制需先对零件三维建模，然后导入三维编程系统生路径，并需要根据零件特征、工装特征进行手工调整，以避免切割头发生碰撞，操作复杂，工作量较大。由于三维激光切割机的切割头配有电容式传感器，能自动适应零件形状，始终和零件保持一定距离进行切割，因此在零件曲面变化不剧烈的情况下，仅使用三维激光切割机的二维编程系统即可满足生产需要。

三维激光切割的应用范围

三维激光切割广泛应用于钣金加工、金属加工、广告制作、厨具、汽车、灯具、锯片、升降电梯、金属工艺品、纺织机械、粮食机械、眼镜制作、航空航天、医疗器械、仪器仪表等行业。特别是在钣金加工行业中已取代传统加工方式，深受行业用户的青睐。

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、铜、银、金、钛等金属板材及管材切割。

在铝合金动车组制造中的应用。三维激光切割主要应用于铝合金动车组司机室蒙皮的切割套料。司机室蒙皮为空间曲面结构的铝合金薄板件，特别适合使用三维激光进行切割。在成形后，使用三维激光切割进行套料，相比使用带锯机进行划线锯切，三维激光切割的生产效率、切割精度明显更高。

在不锈钢地铁制造中的应用。三维激光切割主要应用于不锈钢地铁门上横梁、端门立柱、内层筋板等的眼孔及缺口加工，盲窗筋板的套料。

部分模具挤压成形的零件，因落料模具的设计制造成本较高、制造周期长、落料质量不佳等原因，需选用三维激光进行套料、眼孔加工。

三维激光切割的优缺点

经生产实践证明，三维激光切割具有以下优点：①柔性好，能适应不同形状工件的切割加工。②精度高，能满足铝合金动车组、不锈钢地铁等产品的制造精度。③经济效益高，可以取代传统制造工艺的修边模和冲孔模，其工艺步骤简单、制造周期短、切割速度快、切缝宽度小、加工质量高，可以大幅度降低成本，缩短新车型的研发周期，具有良好的经济价值和应用前景。

三维激光切割发展趋势

1．伴随着激光器向大功率发展以及采用高性能的CNC及伺服系统，使用高功率的激光切割可获得高的加工速度，同时减小热影响区和热畸变；所能够切割的材料板厚也格进一步地提高。

2．根据激光切割工艺参数的影响情况，改进加工工艺

3．激光切割将向高度自动化、智能化方向发展。将CAD／CAPP／CAM［4］以及人工智能运用于激光切割，研制出高度自动化的多功能激光加工系统。

4．向多功能的激光加工中心发展，将激光切割、激光焊接以及热处理等各道工序后的质量反馈集成在一起，充分发挥激光加工的整体优势。

5．随着Internet和WEB技术的发展，建立基于WEB的网络数据库，采用模糊推理机制和人工神经网络来自动确定激光切割工艺参数，并且能够远程异地访问和控别激光切割过程成了不可避免的趋势。

6．三维高精度大型数控激光切割机及其切割工艺技术，为了满足汽车和航空等工业的立体工件切割的需要，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。

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