激光切割机原理、优势及国内外发展状况.doc

1、激光切割机原理、优势及国内外发展状况一、激光切割机原理激光切割机是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件， 使被照射的材料迅速熔化、 汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割机的原理见下图。二、激光切割的发展现状1994 年湖南大学激光研究所研制成功国内第一台析架式折叠准封离型切割与焊接激光器，并获得国家发明专利。 每台设备的售价只有国外产品的 1/2.2003 年 3 月，中科院长春光机与物理研究所研制的“数控激光管材加工设备”，改变了我国石油行业依赖进口设备加工管材的局面。 这标志着我国制造先进装备的能力已达到国

2、际先进水平。济南铸锻所数控机械公司开发制造出国产第一台 LC2-18*30 型交换式双工作台双边驱动数控精密激光切割机。 在设计上突破了两项关键技术，一是解决了轴双边驱动时两个电极的同步问题，二是解决了升降工作台 8 个气缸的同步问题。2004 年 9 月，华工科技成功推出第一台国产化高性能激光切割机。日本目前已拥有 CO2 激光加工机 2 万台，约占全球激光加工机总量的 1/3，其中 80% 为激光切割机设备。日本自 1995 年以来，年生产激光加工机已超过 500 台左右，其中 YAG 激光切割机 100 多台。全球的高功率数控激光切割成套设备累计拥有量达 35000 台（套）左右，而我国

3、目前高功率数控激光切割成套设备的拥有量为 1500 台左右。国产数控激光切割机的主要特点是：价格较低，约是进口价格的 1/3 ，激光器功率较低，一般为 1.5KW 以下。与国外机相比表现为切缝宽，表面质量、机械精度、整机的稳定性、柔性较差，但具有价格方面的优势。2007 年国内大型激光切割设备的销售额达到 15 亿元，在中低端产品方面基本占领国内市场，并有部分产品出口。但与美国、欧盟、日本等发达国家相比， 我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段， 而且高功率激光器、 激光专用控制系统、 激光光束传输控制、 激光切割专有技术等绝大部分核心技术还依赖进口。 目前，国际上德国通快 TRUMPF 公

4、司、瑞士百超 BYSTRONIC 和意大利 PRIMA 等国际知名公司已经开发出大功率、大幅面、高速、飞行光路、多维立体、数控自动的激光切割机。 在高端激光切割系统领域，我国与国际先进水平存在较大差距，产品基本依赖进口， 每年不得不花费数十亿元从国外引进相关技术与设备。 如船舶制造业中厚钢板的激光切割设备、三维立体激光切割设备、有色金属激光切割设备等，引进价格昂贵、订货周期长、 售后服务无法及时保证， 严重制约了我围困民经济的发展。 并且由于国外在该领域出口对我国有明确的限制， 采用许可证制度， 严格规定该项技术不能用于军工、航空航天等领域，因此我国急需突破该项技术。三、激光切割机的发展趋势（

5、 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。（ 2） 厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割机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。（ 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五轴或六轴三维激光切割机，数控轴数达到九轴，加工速度快，精度高。在先进国家的汽车生产线上，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。（ 4）

6、激光切割单元自动化和无人化为了提高生产率和节省劳动力， 目前激光切割正向着激光切割单元（ FMC ）和无人化、自动化方向发展。发展这种单元自动化系统，必须依赖于现金的自动控制、网络控制技术及计算机生产辅助管理系统技术等。国外已有各种各样的激光切割单元可供应市场，并有由 6 台大型激光切割机为核心组成的无人化的切割生产线在工厂运行。（5） 紧凑型和组合一体化数控激光切割机随着激光器提及的缩小和功率的增大， 以及辅助装置的不断完善，出现了把激光器、电源、主机、控制系统和冷却水循环装置等紧密地组合在一起， 形成占地面积小、功能完善的整套紧凑型激光切割机。此外，激光切割技术正与激光焊接、激光表面淬火等

7、激光加工工艺组合， 以发展一机多用，进一步提高设备的利用率。四、产品对比（一）一种是以德国TRUMPF （通快）、瑞士 BYSTRONIC （百超）领头的台式激光加工机。这种激光加工机是在数控冲床、 剪板机的基础上开发的。如果产品材料比较单一,且是大批量的 ,通快是不错的选择 ,切割头的更换 ,切割镜片的清洗非常方便 ,不过它的手动操作功能不怎么好用,（在手动操作这一点上百超可以说是做得比较出色的一个） .加工参数调整比较傻瓜,相对于一般的操作人员来说可能比较喜欢 .但可人工调整的方式没有百超来得丰富些 （对热轧板这类质量不是很稳定的材料来说） ,编程方面：软件还是不错的 ,但是个头是相当的大

8、 ,安装要有点水平 , 共边切割应用比较好 ,这点要好比百超的好用得多.至于售后服务方面 ,国外品牌的技术力量都差不多 ,配件都是相当的贵！另一种是以日本 TANAKA （田中）、日本KOIKE （小池）等领头的龙门式大台面激光切割机。这种激光切割机是在龙门式火焰切割机、 数控等离子切割机的基础上开发的这两种结构的激光切割机各有优缺点：通快、百超的这种结构的优点是，在切割 6mm 以下钢板的时候很有优势，切割速度和移动速度相当快。 但是他的缺点是工作台面小， 一般为 1.5*3 米或 2*4 米，如果切割 6 米或 9 米长板的时候就必须拆成几部分再在激光切割机上切，使得生产效率和材料的使用率

9、下降。这种结构的激光切割机应用广泛， 主要是钣金行业，如电器开关柜，电梯行业，粮食机械，纺机等薄板行业田中、小池的这种结构的激光切割机的优点是中厚板切割， 工作台面大（可以几十米长的工作台面，宽度也可以 3-6 米），比如有 3*9 或是 2*6 米的板就可直接放在工作台上进行切割。缺点是由于激光发生器是随机器一起运动的， 所以很重，在切割 3mm 以下的薄板时，速度远远没有台式激光切割机快。这种结构的主要用于重工行业，如工程机械，造船，桥梁，钢结构等中厚板行业（一般是3mm-25mm)如果选用台式激光加工机的话。 通快、百超应该是台式机里面的龙头， 硬要说哪个好， 真的不好说。这两个品牌的激

10、光切割机本身都是技术很成熟，很先进的品牌。 用得好不好关键看保养和用户的使用水平。关于切割精度的问题与很多因素有关： 比如材料的材质好坏，材料的表面情况（有无锈），使用气体的纯度、压力，流量，操作人员和编程人员的水平都有很关系。 其实切割机的机械精度都差不多的。 但产品精度肯定会因为上述因素各有不同。另外，台式激光切割机还有一些品牌：第一梯队：通快，百超第二梯队：天田，村田，三菱，马扎克，普瑞玛，梅塞尔（光纤）第三梯队：上海团结普瑞玛，武汉法利莱，深圳大族，济南捷迈，加扬，韩光，武汉楚天等第四梯队：自己购买所有主要零件自行组装出售的小企业国产的设备，上海团结普瑞玛的设备稳定性不错，但是操作系统

11、和智能方面不是很好， 切割精度在正负 0.2mm 以内，深圳大族的设备价格上便宜，稳定性和控制方面也不太好，容易坏，武汉华工的设备稳定性比普瑞玛的要差一些， 控制方面要强很多，武汉奔腾楚天的是和意大利合资的公司，全套意大利的技术，稳定性不错，控制方面在国内也是最先进的（二）目前中国市场现有品牌有：日本：马扎克、三菱、天田、田中、NTC瑞士：百超德国：通快意大利：普瑞玛比利时： LVD国产：武汉华工武汉楚天上海团结普瑞玛深圳大族济南捷迈台湾加扬还有其他几家品牌，但量很少，在此没有罗列。在以上品牌中，以日本田中的激光切割机在切割厚度和尺寸方面是最有能力的， 中厚板厚度能够达到 30MM，主要应用在

12、结构件加工方面，使用寿命较长。在大工件和厚板加工方面几乎没有对手。另外，在钣金行业加工具有特色的是日本的马扎克，一个特点是智能化， 世界最智能的激光机就是马扎克的， 不但可以切割三维工件还有专门的型材切割和软件， 同时还配有道具， 激光切割完了后能进行攻丝倒角以及绞孔。 光路系统为飞行定长光路， 既保证了加工速度， 又有较高的精度，由于马扎克是做加工中心的， 所以他的定位精度是其他知名品牌的 3 倍，重复定位精度是他们的 5 倍。他们切割出的一个小 M，割缝控制在 0.2MM，需要放大镜才能看清楚，很完美的艺术品。另外一个特点是低功率高切割能力， 切割12mm的碳钢，马扎克只要 1300W功率

13、就可以了，运转成本比其他品牌低将近 30%。但是他们的激光这三四年才正式在中国市场销售。德国通快和日本的天田以及瑞士百超进入中国比较早， 所以很多家只知道这几家， 其实这三家主要是在数控冲床和折弯机方面有比较悠久的历史和研究， 激光并非他们的强项。 切割能力相对比较小，所以他们基本上会需要配较大功率的发振器。国内目前销售数量最多的是上海的团结普瑞玛和近几年的深圳大族， 主要是组装激光切割机，技术含量和应用支持不足， 大多数安装调试的开始也是维修的开始，公司的 技术人员流动特别大，本来超过 10 年的专业人员就没有，来来往往的导致整机安装以及维修都很差。 但是由于价格超便宜以及付款方面的优势， 所以在目前中国国内市场购买者不多的资金来说有着非常大的诱惑力。总的来说，在激光切割机制造领域， 各家都有自己的优缺点。 从单一销售额来说， 通快是老大，这点毫无疑问，在超大功率毫无对手（ 12KW 以上）。百超和意大利普瑞玛也不差，马扎克因为在数控加工中心方面的实力， 在控制系统， 软件配合和传动等方面具有明显的优势， 只是在国内销售不多， 还没有通快的名气罢了。 至于国产以及其他品牌， 各有优点，在经济预算不好的情况下也是很好的选择！通用重工在国内火焰、 等离子切割机年销售大约 200-300 台套