激光切割技术论文

摘要

激光切割是用激光精密切割金属、陶瓷、纸张的一种技术，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。

本文主要讲述了激光切割的原理、应用、发展历程以及国外发展现状。并阐述了国外先进YAG固体激光切割机、光纤激光切割机和CO2激光切割机的参数特性。深入了解了激光切割机。

通过对激光切割机的深入分析，掌握了现阶段激光切割机的前沿和发展水平，提高了学习机械工程前沿的能力。

关键词：激光切割技术、应用、优缺点、发展现状

ABSTRACT

Laser cutting is a technology that uses a laser to cut precise patterns in most all types of materials such as metal, ceramic, paper and so on. It can greatly reduce the processing time, reduce the processing cost and improve the quality.Because it has precision manufacturing, flexible cutting, the heterogeneous type processing, once shaping, speed and higher efficiency, so in industrial production in solving many conventional method can not solve the problem.

This essay mainly talks about.the principles, applications, development process and the status of the overseas development of laser cutting,and also describes the advanced YAG solid-state laser cutting machine, laser cutting machine parameters and characteristics of the fiber CO2 laser cutting machine,to develop a greater understanding of the laser cutting machine.

Through in-depth analysis of the laser cutting machine, we can master the level and the current development of cutting-edge laser cutting machine,and improve the learning ability of mechanical engineering frontier.

Keywords: Laser cutting technology; Application; Advantages and Disadvantages; Development situation

目录

摘要 ............................................................................................................................................. ABSTRACT ........................................................................................................................................ I 一．激光切割的简介 (1)

1.1 定义 (1)

1.2 类型 (1)

1.3 应用 (3)

1.4 激光切割的发展 (4)

1.5 激光切割发展历史 (4)

二．激光切割的工作原理及特性 (7)

2.1 激光切割机的组成和工作原理 (7)

2.1 激光切割机的特性 (8)

三．国外研究现状 (10)

3.1 国外总体发展现状 (10)

3.2 德国通快（TRUMPF） (11)

3.2.1大功率CO2 激光器（TruFlow） (12)

3.2.2 TruFiber 系列光纤激光器 (13)

3.3 瑞士百超（Bystronic） (15)

3.3.1 产品简介 (15)

3.3.2 性能分析 (17)

3.4三维激光切割机 (18)

3.3.1 二维和三维激光切割的区别 (18)

3.3.2 三维激光切割 (19)

3.4 其他实例 (20)

参考文献 (22)

一．激光切割的简介

1.1 定义

激光切割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[1]。

图1.1 激光切割机

1.2 类型

激光切割机可以分为三种类型，简单地介绍一下三种激光切割机的优点：

（一）YAG固体激光切割机

YAG固体激光切割机具有价格低、稳定性好的特点，但能量效率低一般<3%，目前产品的输出功率大多在600W以下，由于输出能量小，主要用于打孔和点焊及薄板的切割。它的绿色的激光束可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好适于精密加工特别是在脉冲下进行孔加工最为有效，也可用于切削、焊接和光刻等。Y AG固体激光切割机激光器的波长不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料，且Y AG固体激光切割机需要解决的是提高电源的稳定性和寿命，即要研制大容量、长寿命的光泵激励光源，如采用半导体光泵可使能量效率大幅度地增长。

主要优点：能切割其他激光切割机都无法切割的铝板[2]，铜板以及大多数有色金属材料，机器采购价格便宜，使用成本低，维护简单，大部分关键技术已被国内企业所掌握，配件价格及维护成本低，且机器操作维护简单，对工人人员素质要求不高。

主要劣势及缺点：只能切割8mm以下的材料，且切割效率相当较低主要市场定位：8mm以下切割，主要针对自用型中小企业和加工要求不是特别高的大多数钣金制造，家电制造，厨具制造，,装饰装潢，广告等行业用户，逐步取代线切割，数控冲床，水切割，小功率等离子等传统加工设

备

（二）光纤激光切割机

光纤激光切割机由于它可以通过光纤传输，柔性化程度空前提高，故障点少，维护方便，速度奇快，所以在切割4mm以内薄板时光纤切割机有着很大的优势，但是受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。光纤激光器激光切割机的波长为1.06um，不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料。光纤激光的光电转化率高达25%以上，在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，光纤激光由于波长短对人体由于是眼睛的伤害大，属于危害最大的一级，出于安全考虑，光纤激光加工需要全封闭的环境。光纤激光切割机作为一种新兴的激光技术，普及程度远远不如CO2激光切割机。

主要优点：光电转换率高，电力消耗少，能切割12MM 以内的不锈钢板，碳钢板，是这三种机器中切割薄板速度最快的激光切割机，割缝细小，光斑质量好，可用于精细切割主要劣势及缺点：目前光纤激光器大部分核心关键技术都掌握在欧美等国家的一两个生产厂家手中，所以大部分机器价格昂贵，大部分的机器价格在200万以上，小功率的也基本在100万元左右，且配件耗材等相关维护费用极高，切割时由于光纤割缝很细耗气量巨大（尤其是在氮气切割时），另外光纤激光切割机很难甚至不能切割铝板，铜板等高反射材料，且在切割厚板时速度很慢

主要市场定位：12mm以下切割，尤其是薄板的高精密加工，主要针对对加精度及效率要求极高的厂家，估计伴随着4000W及以上激光器的出现，光纤激光切割机最终会取代CO2大功率激光切割机的大部分市场。

（三）CO2激光切割机

CO2激光切割机，可以稳定切割20mm以内的碳钢，10mm以内的不锈钢，8mm以下的铝合金。CO2激光器的波长为10.6um，比较容易被非金属吸收，可以高质量地切割木材、亚克力、PP、有机玻璃等非金属材料，但是CO2激光的光电转化率只有10%左右。CO2激光切割机在光束出口处装有喷吹氧气、压缩空气或惰性气体N2的喷嘴，用以提高切割速度和切口的平整光洁。为了提高电源的稳定性和寿命，对于CO2气体激光要解决大功率激光器的放电稳定性。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，CO2激光属于危害最小的一级。

了解激光切割机的优点，根据不同的切割目的，来选择不同的切割方法。

主要优点：功率大，一般功率都在2000-4000W之间，能切割25毫米以内的全尺寸不锈钢，碳钢等常规材料，以及4 mm以内铝板和60MM以内的亚克力板，木质材料板，PVC板，且在切割薄板时速度很快。另外，由于CO2激光器输出的是连续激光，其在切割时，是这三种激光切割机中切割断面效果最光滑最好的。

主要劣势及缺点：由于CO2激光器大部分核心关键技术都掌握在欧美厂家手中，所以大部分机器价格昂贵，大部分的机器价格在200万以上，且配件耗材等相关维护费用极高，另外在实际使用用运营成本很高，且切割时耗气量很大,很难甚至不能切割铝板，铜板等高反射材料主要市场定位：6-25毫米的中厚板切割加工，主要针对大中型企业以及部分纯对外加工的激

光切割加工企业，但由于其激光器维护耗损大，主机耗电量大等无法克服因素，今年来其市场收到固体激光切割机以及大功率激光切割机的巨大冲击，市场处于明显萎缩的状态，估计经过未来激光器的进一步发展，最终CO2激光切割机将被后两者所主簿取代。

激光切割机，是上世纪末本世纪初，新兴的一种板材加工机械设备。经过国内外近20年的不断技术更新和工艺发展，激光切割这工艺以及激光切割机设备，正被广大板材加工企业所熟悉和接受，并以其加工效率高、加工精度高、切割断面质量好、可进行三维切割加工等诸多优势逐步取代等离子切割、水切割、火焰切割、数控冲床等传统板材加工手段。

经过经二十年的发展，根据激光发生器的不同，目前市面上激光切割机大致可分为三种：CO2激光切割机，YAG 固体激光切割机，光纤激光切割机三种。

1.3 应用

大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。激光切割作为一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割。

在汽车制造领域，小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。德国大众汽车公司用功率为500W 的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。在航空航天领域，激光切割技术主要用于特种航空材料的切割，如钛合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。

激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。不仅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；还能切割加工柔性材料，如布料、纸张、塑料板、橡胶等，如用激光进行服装剪裁，可节约衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

图1.2 激光切割机在皮革、纸张、陶瓷、木头、玻璃和金属方面的应用

1.4 激光切割的发展

激光切割是激光加工行业中最量要的一项应用技术,由于具有诸多特点,已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门[3]。近年来，激光切割技术发展很快，国际上每年都以20％～30％的速度增长。我国自1985年以来，更以每年25％以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光加工技术的应用尚不普遍，激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。激光切割加工广阔的应用市场，加上现代科学技术的迅猛发展，使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究，推动着激光切割技术不断创新，激光切割技术的发展方向如下：

(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，高功率激光可以通过使用Q 开关或加载脉冲波，从而使低功率激光器产生出高功率激光。

(2)根据激光切割工艺参数的影响情况，改进加工工艺，如：增加辅助气体对切割熔渣的吹力；加入造渣剂提高熔体的流动性；增加辅助能源，并改善能量之间的耦合；以及改用吸收率更高的激光切割。

(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)根据加工速度自适应地控制激光功率和激光模式或建立工艺数据库和专家自适应控制系

统使得激光切割整机性能普遍提高。以数据库为系统核心，面向通用化CAPP开发工具，对激光切割工艺设计所涉及的各类数据进行分析，建立相适应的数据库结构。

(5)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。

(6)随若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。

(7)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民展，激光切割机器人的应用范围将会愈来愈大。激光切割正向着激光切割单元FMC、无人化和自动化方向发展。

1.5 激光切割发展历史

自从1967年Sullivan和Houldcraft首先提出并实现用吹氧法进行金属的气体激光切割以

来, 激光切割以其切割范围广、切割速度高、切缝窄、切割面粗糙度低、热影响区小、热畸变小、加工柔性好、可实现众多复杂零件的切割[5]等优点而成为现代工业应用中的第一大户。在美国、德国、日本等发达国家, 因其汽车工业的发达而使用比例达以上。

有些原子或离子的高能级或次高能级却有较长的寿命，这种寿命较长的较高能级，称为亚稳态能级，而这些亚稳态能级的存在时形成激光的重要条件。某些具有亚稳态能级结构的物质，在一定外来光子能量激发的条件下，会吸收光能，使处在较高能级（亚稳态）的原子（或粒子）数目大于处于低能级（基态）的原子数目，这种现象称为“粒子数反转”。在粒子数反转的状态下，如果有一束光子照射该物体，而光子的能量恰好等于这两个能级对应的能量差，这时就能产生受激辐射，输出大量的光能，从而产生激光。自然界中，能量的传递有三种方式：自发辐射、受激辐射、受激吸收。如图1.2所示，但只有第（2）种情况才有可能产生激光。

图1.2 能量传递的三种方式

激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于 0.1mm），使焦点处达到很高的功率密度可超过106W／cm2)。这时光束输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分，材料很快加热至汽化湿度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄（如0.1mm左右）的切缝。切边热影响很小，基本没有工件变形。切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助气体。钢切割时得用氧作为辅助气体与溶融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性气体。进入喷嘴的辅助气体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。

激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率为500～2500瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低，但是，通过透镜和反射镜，激光束聚集在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热，使切割材料蒸发。此外，由于能量非常集中，所以，仅有少量热传到钢材的其它部分，所造成的变形很小或没有变形。利用激光可以非常准确地切割复杂形状的坯料，所切割的坯料不必再作进一步的处理。大多数有机与无机都可以用激光切割。在工业制造占有分量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它具有什么样的硬度，都可进形无变形切割（目前使用最先进的激光切割系统可切割工业用钢的厚度已可接近20mm）。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割（某些难切割材料可使用脉冲波激光束进行切割，由于极高的脉冲波峰值功率，会使材料对光束的吸收系数瞬间

急剧提高）。

激光切割无毛刺，皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件（工件图纸也可修改），它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度慢于模冲，但它没有模具消耗，无需修理模具，还节约更换模具时间，从而节省加工费用，降低产品成本，所以从总体上讲在经济上更为合算。

另一方面，从如何使模具适应工件设计尺寸和形状变化角度看，激光切割也可发挥其精确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段，由于不需要高级模具制作工，激光切割运转费用也并不昂贵，因此还能显著地降低模具制造费用。激光切割模具还带来的附加好处是模具切边会产生一个浅硬化层（热影响区），提高模具运行中的耐磨性。激光切割的无接触特点给圆锯片切割成形带来无应力优势，由此提高了使用寿命。

二．激光切割的工作原理及特性

2.1 激光切割机的组成和工作原理

激光切割机组成部件包括：

(1)激光电源,供给激光振荡用的高压电源。

(2)激光振荡器产生激光的主要设备。

(3)折射反射镜用于将激光导向所需要的方向。为使光束通路不发生故障，所有反射镜都要用保护罩加以保护。

(4)割炬主要包括枪体、聚焦透镜和辅助气体喷嘴等零件。

(5)切割工作平台用于安放被切割工件，并能按控制程序正确而精确地进行移动，通常由伺机电机驱动。

(6)割炬驱动装置用于按照程序驱动割炬沿X轴和Z轴方向运动，由伺服电动机和丝杆等传动件组成。

(7)数控装置对切割平台和割炬的运动进行控制，同时也控制激光器的输出功率。

(8)操作盘用于控制整个切割装置的工作过程。

(9)气瓶包括激光工作介质气瓶和辅助气瓶，用于补充激光振荡的工作气体和供给切割用辅助气体

(10)冷却水循环装置用于冷却激光振荡器。激光器是利用电能转换成光能的装置，如CO2气体激光器的转换效率一般为20%，剩余的80%能量就变换为热量。冷却水把多余的热量带走以保持振荡器的正常工作。

(11)空气干燥器用于向激光振荡器和光束通路供给洁净的干燥空气，以保持通路和反射镜的正常工作。

激光切割原理：激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，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。

图2.1 激光切割头

图2.2 激光切割原理图

2.1 激光切割机的特性

激光切割机的优点：

(1)切割质量好。由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0.05mm[6]。切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。

(2)切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min,热影响区小,变形极小。

(3)清洁、安全、无污染。大大改善了操作人员的工作环境。当然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。

(4)加工灵活性好，既能够切割平面共建，又能切割立体工件。可以从任意一点。

(5)使用范围广，能切割易碎的脆性材料，以及极软、极硬的材料；切割淬火钢时，可使其硬度不变。

(6)激光切割的深宽比高，对于非金属可以达到100：1以上，对于金属也可以达到20：1左右，还可以切割不穿透的盲槽。

(7)切口平行度好，表面粗造度小，切口有菱角，对做冲模有利。

(8)无工件磨损，易于数控或计算机控制，并可多工位操作。

激光切割机的缺点：

(1)材料限制（包括晶体和反光材料）。

(2)生产冲孔使花纹设计更加困难。

(3)发射的激光会带来安全隐患。

(4)成本高（激光切割成本比其他切割过程成本高）。

三．国外研究现状

3.1 国外总体发展现状

从工业领域来看，金属和非金属的激光切割是激光加工最主要的应用领域，最具代表性的是应用于汽车工业中，车身覆盖件三维轮廓的激光切割有大量的应用，据估计60％的汽车零件通过激光加工来提高零件质量。美国、欧洲、日本等工业发达国家的激光切割已经形成一个新兴的高技术产业，工业激光器和激光切割机的销售逐年增加，在全球生产、销售用于激光加工领域中有超过40％的激光器是做切割用途。

日本是最早把激光切割加工系统引入汽车生成中的国家，主要应用于大型覆盖件的下料切边，挡风板的激光切割等。美国的福特和通用公司以及日本的丰田、日产等汽车公司，在汽车生产线上普遍采用激光切割技术。日本在激光加工方面的研究走在世界的前列，已经在车门制造过程中将钢板切割，焊接和压模成形一体化，并且取得了很大的进展。

德国巴伐利亚洲激光技术中心（BLZ）研发出铝泡沫夹层材料（AFS）的激光切割技术[7]，AFS是一种卓越的汽车轻量化复合材料，其芯部为铝金属泡沫材料，外层是两个很薄的包覆薄板材（件），重量轻，刚性好，且强度高，可任意成形。AFS应在形成泡沫和非泡沫状态下被激光切割（加工）。

自上世纪七十年代初，激光切割技术投入生产应用以来，发展速度非常快，技术日趋完善。目前工业发达国家对这一技术的运用较为广泛。促使激光切割技术得到更多使用的主要原因是：激光切割具有热变形小、切割精度高、易于实现无人自动切割。通过使用改进型的大功率激光源，使其切割速度接近了等离子切割的水平，从切割表面质量来看，激光切割优于等离子切割。目前，国外已研制出适用于坡口切割的激光处理器和相关的控制软件。解决了激光坡口切割所需大量数据处理的问题，使的在切割过程中的角度、光距以及运行速度得到了有效的控制。这样使激光切割更具实用性。其中德国ESAB和TRUMPF公司已向市场推出多功能三维激光切割机。

目前，国际上有代表性的激光切割机设备制造商有：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。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。

随着激光切割机的逐步普及，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：

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[8]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。

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.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。

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[9]，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。

3.2 德国通快（TRUMPF）

德国通快是全球领先的激光技术和生产技术的厂家之一，其生产的激光切割机具有大功率、多自由度、精密加工等特点。TRUMPF的激光技术被广泛用于各种行业部门，包括传动部件和精密零件，排气部件，传感器和控制元件，拼焊板，管材和型材等。德国通快不仅创造了起搏器和苹果标志，也构建了太阳能电池，切支架微观结构和钻小孔中的多氯联苯。无论是金属，塑料，玻璃，陶瓷，木材或纸，其产品在世界上开辟了全新的可能性。

3.2.1大功率CO2 激光器（TruFlow）

CO2激光器在激光材料加工领域已经被证明是工作可靠、耐负荷的激光源。如今，全世界有几万台激光源应用在各行各业。其中大部分用作激光切割和激光焊接。CO2激光束的波长在远红外波段，即10.6 μm。

如图3.1为TruFlow气体激光协振器。

图3.1 TruFlow气体激光协振器

德国TRUMPF公司的TruFlow，激光切割功率超过2KW，被广泛的用于二维和三维钣金部件、焊接传动件、排气部件、管材以及型材。TruFlow的最高功率范围为12KW~20KW，原金属版可以可靠地进行焊接。表3.2列出了激光器切割机参数。

表3.2德国TRUMPF公司的TruFlow激光切割机参数

TruFlow优点：

①正方形，可靠，牢固。具有折叠成正方形的结构，且气体激光起振器所有承受热负荷的部件始终保持温度稳定，从而使TruFlow 系列激光器具备优异的热力学稳定性和机械稳定性。历经数十年的发展历史，该系列激光器能使用户得到随时可重现、高质量的加工结果。

②高效。耐磨损的气体循环装置采用配备电磁轴承的涡轮离心鼓风机，与激光气体的高频激发装置相结合，使激光器达到最佳的工作效率，并且尽量降低维护保养和运行成本，同时确保很高的机器可用性。

③操作简单。激光器控制系统具有开放式的接口结构，使激光器可以很方便地集成到上一级设备的控制系统中。在手动操作激光器时，激光器操作软件的交互式菜单导航功能可以使操作员很容易就找到所有的操作功能。

图3.3 激光切割金属材料

图3.4 激光焊接传动部件

3.2.2 TruFiber 系列光纤激光器

由于光束质量很高，在要求加工十分精密的领域，光纤激光器是人们的首选[10]。利用这种激

光器，在您的零部件上可以生成细长的焊缝和很窄的割缝，并且都具有很高的加工质量。

如图3.5为TruFiber光纤激光器。

图3.5 TruFiber光纤激光器

光纤激光器是在几年之前才开始应用在制造业。由于采用单晶结构，光纤激光器可以达到很高的光束质量，即人们所说的基模光束质量。这样就可以在工件表面达到很高的功率密度，并且相应设计的各个系统以很高的加工速度运行。因此，光纤激光器特别适于扫描焊接，而且在用户要求焊缝或割缝特别细时优点就更为突出。

光纤激光器的典型应用领域包括：(1)IT业；(2)医疗器械业；(3)精密制造业/精密机械；(4)电气设备/电子工业；(5)光伏业。

图3.6为TruFiber光纤激光器参数。

图3.6 TruFiber光纤激光器参数

图3.7 激光切割定子片

图3.8 激光焊接手机电池

3.3 瑞士百超（Bystronic）

3.3.1 产品简介

瑞士百超（Bystronic）采用两种类型的激光器：CO2激光器和光纤激光器[11]。

CO2激光器采用混合气体来产生激光束。借助无磨损半导体激励模块产生激光器中苏需要的高电压。百超（Bystronic）使用这种板材的原因在于它与传统解决方案相比更小、更高、更可靠。CO2技术广泛适用于不同材料及不同板厚的加工。

图3.9 CO2激光器

光纤激光器是激光切割领域的最新开发成果。激光束在活性纤维中生成，再通过传导纤维引导至机床的切割头。光纤激光器比CO?激光器体积小得多，而且在相同供电条件下产生的功率多一倍。光纤激光切割设备主要适用于较薄或中等厚度板材的加工，同时也可用于切割有色金属(紫铜和黄铜)。

图3.10 光纤激光器

激光束被切割头中的透镜聚焦后，通过一个割嘴被引导至工件上。同时，切割气体也从这个割嘴喷出。根据不同的应用可分别使用氧气、氮气或压缩空气作为切割气体。

图3.11 切割气体

3.3.2 性能分析

瑞士百超（Bystronic）CO2激光器和光纤激光器性能分析：(1)最高速度为：169m/min

(2)最大厚板：25mm.

激光切割技术介绍 及 发展 论文

激光切割技术及发展 作者：张莽 学号：200803050503 （红河学院 云南红河哈尼族、彝族自治洲 661100） 摘要：激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 关键词：激光切割技术 应用 优缺点 发展现状 Laser Cutting Technology and Development Zhang Mang 200803050503 (The HongHe University of Yunnan HongHe Hani Nationality, Yi Autonomous State 661100) Abstract: Laser cutting technology is widely used in metallic and nonmetallic material processing, can greatly reduce the processing time, reduce the processing cost and improve the quality.Because it has precision manufacturing, flexible cutting, the heterogeneous type processing, once shaping, speed and higher efficiency, so in industrial production in solving many conventional method can not solve the problem. Laser can cut most metal materials and nonmetal materials . Keywords: Laser cutting technology; Application; Advantages and Disadvantages; Development situation 引言 在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料，成形复杂零件大批量的采用冲压，单件的采用振动剪。七十年代后，为了改善和提高火焰切割的切口质量，又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期，又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点，在工业生产中有一定的适用范围。从二十世纪七十年代以来随着CO 2激光器及数控技术的不断完善和发展，目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。 1 激光切割的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或气化，随着气化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了[1]。脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料,后者是激光切割技术的重要应用领域。与计算机控制的自动设备结合,激光束具有无限的仿形切割能力,切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料,可实现多零件同时切割, 节省材料[2]。

我国激光切割技术的发展现状讲解

我国激光切割技术的发展现状 激光切割是激光加工行业中最量要的一项应用技术,由于具有诸多特点,已 广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。近年来,激光切割技术发展很快,国际上每年都以20%~30%的速度增长。 我国自1985年以来,更以每年25 %以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差,激光加工技术的应用尚不普遍,激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距,相信随着激光加工技术的不断进步,这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21 世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。激光切割加工广阔的应用市场,加上现代科学技术的迅猛发展,使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究,推动着激光切割技术不断地向前发展。 (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,高功率激光可以通过使用Q 开关或加载脉冲波,从而使低功率激光器产生出高功率激光。 (2根据激光切割工艺参数的影响情况,改进加工工艺,如:增加辅助气体对切割熔渣的吹力;加入造渣剂提高熔体的流动性;增加辅助能源,并改善能量之间的耦合;以及改用吸收率更高的激光切割。 (3激光切割将向高度自动化、智能化方向发展。将CAD/CAPP/CAM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根据加工速度自适应地控制激光功率和激光模式或建立工艺数据库和专家自适应控制系统使得激光切割整机性能普遍提高。以数据库为系统核心,面向通用化CAPP开发工具,对激光切割工艺设计所涉及的各类数据进行分析,建立相适应的数据库结构。

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

激光切割机选用

激光切割机的种类及优势分析 激光切割机在现代的生活生产中应用广泛，他可以分为三种类型，简单地介绍一下三种激光切割机的优点： （一）YAG固体激光切割机 YAG固体激光切割机具有价格低、稳定性好的特点，但能量效率低一般<3%，目前产品的输出功率大多在600W以下，由于输出能量小，主要用于打孔和点焊及薄板的切割。它的绿色的激光束可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好适于精密加工特别是在脉冲下进行孔加工最为有效，也可用于切削、焊接和光刻等。YAG 固体激光切割机激光器的波长不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料，且YAG固体激光切割机需要解决的是提高电源的稳定性和寿命，即要研制大容量、长寿命的光泵激励光源，如采用半导体光泵可使能量效率大幅度地增长。 主要优点：能切割其他激光切割机都无法切割的铝板， 铜板以及大多数有色金属材料，机器采购价格便宜，使用成本低，维护简单，大部分关键技术已被国内企业所掌握，配件价格及维护成本低，且机器操作维护简单，对工人人员素质要求不高。 主要劣势及缺点：只能切割8mm以下的材料，且切割效率相当较低主要市场定位：8mm以下切割，主要针对自用型中小企业和加工要求不是特别高的大多数钣金制造，家电制造，厨具制造，,装饰装潢，广告等行业用户，逐步取代线切割，数控冲床，水切割，小功率等离子等传统加工设备

（二）光纤激光切割机 光纤激光切割机由于它可以通过光纤传输，柔性化程度空前提高，故障点少，维护方便，速度奇快，所以在切割4mm以内薄板时光纤切割机有着很大的优势，但是受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。光纤激光器激光切割机的波长为 1.06um，不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料。光纤激光的光电转化率高达25%以上，在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，光纤激光由于波长短对人体由于是眼睛的伤害大，属于危害最大的一级，出于安全考虑，光纤激光加工需要全封闭的环境。光纤激光切割机作为一种新兴的激光技术，普及程度远远不如CO2激光切割机。 主要优点：光电转换率高，电力消耗少，能切割12MM 以内的不锈钢板，碳钢板，是这三种机器中切割薄板速度最快的激光切割机，割缝细小，光斑质量好，可用于精细切割 主要劣势及缺点： 目前光纤激光器大部分核心关键技术都掌握在欧美等国家的一两个生产厂家手中，所以大部分机器价格昂贵，大部分的机器价格在200 万以上，小功率的也基本在100万元左右，且配件耗材等相关维护费用极高，切割时由于光纤割缝很细耗气量巨大（尤其是在氮气切割时），另外光纤激光切割机很难甚至不能切割铝板，铜板等高反射材料，且在切割厚板时速度很慢主要市场定位：12mm以下切割，尤其是薄板的高精密加工，主要针对对加精度及效率要求极高的厂家，估计伴

激光切割技术的原理及应用

1. 激光切割技术简介 (2) 1.1激光切割技术概述 (2) 1.2激光切割技术的原理 (4) 1.3激光切割技术的发展历史 (5) 2.激光切割的特点 (6) 2.1激光切割的总体特点 (6) 2.2 CO2激光切割技术的特点 (7) 2.3半导体激光切割机 (8) 2.4光纤激光切割机 (8) 3. 激光切割技术的应用及发展前景 (10) 3.1激光切割技术的市场现状 (10) 3.2激光切割技术的应用 (12) 结论 (13)

材料12A文修曜 摘要 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 Abstract The laser processing technology is a kind of advanced manufacturing technology, and laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current advanced cutting technology in the world.Because it has flexible cutting, stone processing, precision manufacturing, a forming, fast speed, higher efficiency, so in industrial production solved many conventional methods cannot solve the problem.Can laser cutting most of the metal materials and nonmetal materials. 关键词：激光切割的原理；激光切割的分类及特点；激光切割技术的应用 1.激光切割技术简介 1.1激光切割技术概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代

激光切割技术介绍

激光切割技术介绍 激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。 激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。从二十世纪七十年代以来随着CO2激光器及数控技术的不断完善和发展,目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料,成形复杂零件大批量的采用冲压,单件的采用振动剪。七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期,又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点,在工业生产中有一定的适用范围。 一、CO2激光切割技术相比其他方法的明显优点 1.切割质量好。切口宽度窄（一般为0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距误差0.1--0.4mm,轮廓尺寸误差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra为1 2.5--25μm）,切缝一般不需要再加工即可焊接。 2.切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为 3.5m/min,热影响区小,变形极小。 3.清洁、安全、无污染。大大改善了操作人员的工作环境。当然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。但是就以上显著的优点足以证明：CO2激光切割已经和正在取代一部分传统的切割工艺方法,特别是各种非金属材料的切割。它是发展迅速,应用日益广泛的一种先进加工方法。 九十年代以来,由于我国社会主义市场经济的发展,企业间竞争激烈,每个企业必 须根据自身条件正确选择某些先进制造技术以提高产品质量和生产效率。因此CO2激光切割技术在我国获得了较快的发展。 二、CO2激光切割的工业应用 世界第一台CO2激光切割机是二十世纪七十年代的诞生的。三十多年来,由于应用领域的不断扩大,CO2激光切割机不断改进,目前国际国内已有多家企业从事生产各种CO2激光切割机以满足市场的需求,有二维平板切割机、三维空间曲线切割机、管子切割机等。国外知名企业有德国Trumpf（通快）公司、意大利Prima公司、瑞士Bystronic公司、日本Amada公司、MAZAK公司、NTC公司、澳大利亚HG Laser Lab 公司等。目前国内能提供平板切割机的企业有上海团结普瑞玛公司、沈阳普瑞玛公司、济南捷迈公司、武汉楚天公司等。根据美国激光工业应用权威杂志“Industrial Laser Solution”2000年度报告统计：1999年全世界共销售的激光切割系统（主要是CO2激光切割系统）为3325台,共11.74亿美元。据不完全统计我国目前每年生产CO2

材料工程新工艺新技术论文——激光切割的原理及应用

激光切割的原理及应用 【摘要】 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料 【关键词】激光切割的原理 激光切割的分类及特点 激光切割技术的应用 1.概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代一些需要采用复杂大型模具的冲切加工方法，能大大缩短生产周期和降低成本。 因此，目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。 2.激光切割的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速（ms 范围）加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或汽化，随着汽化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了（原理图见图2）[1]。脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料, 后者是激光切割技术的重要应用领域。与计算机控制的自动设备结合, 激光束具有无限的仿形切割能力, 切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料, 可实现多零件同时切割 , 图 2激光切割的原理图 图 1 激光切割

激光切割介绍及特点

激光切割介绍及特点 激光切割的原理：激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面，使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定形状的切缝。 激光切割的应用领域：机床、工程机械、电气开关制造、电梯制造、粮食机械、纺织机械、机车制造、农林机械、食品机械、特种汽车、石油机械制造、航空航天、环保设备、家用电器制造、大电机硅钢片等各种机械制造加工行业。 一、激光切割的显著优势： 1．精度高：定位精度0.05mm，重复定位精度0.02mm 2．切缝窄：激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度，材料很快加热至气化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切口宽度一般为0.10～0.20mm。 3．切割面光滑：切割面无毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以内。4．速度快：切割速度可达10m/min，最大定位速度可达70m/min，比线切割的速度快很多。 5．切割质量好：无接触切割，切边受热影响很小，基本没有工件热变形，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。 6．不损伤工件：激光切割头不会与材料表面相接触，保证不划伤工件。 7．不受被切材料的硬度影响：激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等进行加工，不管什么样的硬度，都可以进行无变形切割。 8．不受工件形状的影响：激光加工柔性好，可以加工任意图形，可以切割管材及其它异型材。 9．可以对非金属进行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、纺织品、有机玻璃等。 10．节约模具投资：激光加工不需模具，没有模具消耗，无须修理模具，节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，尤其适合大件产品的加工。 11．节省材料：采用电脑编程，可以把不同形状的产品进行整张板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。 12．提高新产品开发速度：产品图纸形成后，马上可以进行激光加工，在最短的时间内得到新产品的实物。

激光切割机使用说明书

激光切割机使用说明书 BYL-3015-B 北京万通博瑞金属加工有限公司 前言 很荣幸您购买我公司的产品，成为我公司的用户。 本说明所描述的是我公司生产的型号为BYL-3015-B的金属激光切割机。 本说明书详细介绍了切割机的安装，使用方法及相关维护步骤。在您使用本机器前请注意以下事项： 建议每一位与本机器有关的工作人员（维修、操作、日常维护、定点检查人员）都要阅读这本说明书； 操作者应具备相关的技术培训，或有专人指导； 如果您能遵循说明书中的提示，不仅可以避免危险事故，降低维修费用，减少停机检修时间，还可以提高机器的工作效率和使用寿命； 说明书应保存好以供随时查阅。 注意： 使用激光切割机前请详细阅读本说明，用户错误操作可能引起设备运行不良、设备损坏甚至造成人身伤害。 警告： 本切割机所用激光为不可见光，不可直视，否则可能造成眼睛伤害，使用时请佩戴护目镜。 目录 前言2 第一章简介 1.1 主要用途及特点 (4) 1.2 适用范围 (4) 1.3 产品型号及意义 (5)

第二章主要规格与技术参数 (5) 第三章产品的主要结构与原理 (6) 第四章产品的工作条件 (6) 第五章产品的系统说明 5.1 机械与传动系统 (7) 5.2 电气系统 (9) 5.3 气动系统 (10) 5.4 光学系统 (10) 5.5 水冷系统 (11) 5.6 切割头 (11) 第六章吊运与保管 6.1 开箱 (11) 6.2 机床的吊运与保管 (11) 第七章安装与调试 7.1 安装 (13) 7.2 调试 (13) 第八章使用与说明 8.1 安全使用 (14) 8.2 操作使用步骤 (15) 综述 (16) 9.2 日常维护与保养 (16) 9.3 运行时的维护与保养 (17) 9.4 长期停放的维护与保养 (17) 第十章常见故障及其排除方法 (18)

激光切割机技术全参数

FIBERBLADE Cutting System 光纤激光切割机 一、Messer激光切割系统介绍 1、机器原理 梅塞尔公司在工业用激光切割机的开发和制造领域已有近40年的经验. 其激光技术得到了世界范围的认可, 并在许多不同领域得到应用. 划时代的技术发展, 如专利激光切割头, 表明了梅塞尔公司的技术能力. 在此领域为激光加工建立的新标准将为客户带来巨大的利益. 产品系列包括: 2维激光切割系统 3维激光切割系统 激光焊接系统 自动化设备 装料及卸料系统 通过与世界领先的激光器厂商的常年合作, 保证机器与激光的最佳组合. 其大激光功率及用户友好式的CNC数控系统适应高速切割及广泛的生产制造领域. Fiberblade具备良好的动态性能, 在宽广范围内可实现切割与零件重量无关的高精度无挂渣的成品零件. 机器配合编程软件及相应自动套料程序, 可实现快速高效的零件编程, 扩展机器应用. 应用激光束作为工具, 切割速度快, 成品部件割缝窄, 精度高. 可无困难地实现复杂轮廓的切割. 切口边缘光洁、无毛刺, 绝大多数场合下无需后续处理. Fiberblade主要应用领域为金属加工, 特别是碳钢、不锈钢和铝材. 该系统既可应用氧气切割, 也可采用保护气体实现高压切割.

经测试其可切割性后, 该系统可切割金属合金、塑料以及非金属材料机器设计理念除了实现最佳切割结果外, 同样关注环境保护问题. 采用抽烟除尘装置可满足最严格的排放标准. 机器可满足现有安全规程, 满足相关CE标准. 2、功能描述 Fiberblade激光切割机,是一个集最新动力工程，电脑数控和光纤激光器技术的全新 技术发展水平的设计它是市面上最先进的紧凑型中规格工业级光纤激光切割系统；无需激光器维护的低维修费系统，高效率、低功耗。 机器工作台采用交换式工作台系统，减少上料时间. 该系统交替使用两块台面. 切割一块台面上的板材, 同时另一块台面位于工作区域外. 操作员可取下成品部件并换上新板, 机器同时进行切割. 另一台面上的工件完成后, 由工作区域换出, 新板就位. 板材置于工作台支架上并确定位置后, 切割头随垂直定位轴下降. 传感控制器保证切割头维持正确定位, 可避免板材变形引起的问题. 激光束通过光纤传输到切割头上, 然后由透镜聚焦. 切割头沿工件轮廓移动, 但不与工件接触, 激光束和切割气体通过割嘴聚集到工件上. 横向运动通过溜板滑动定位实现. 纵向运动由车架自行移动实现. 两套同步驱动伺服电机确保设备的高精度, 轴向运动的高加速度, 可变激光功率控制, 可切割如窄条, 尖角等的复杂图形部件. 通过CNC数控系统可自动设定切割参数如气体种类, 气体压力, 激光参数. CNC数控系统内的切割数据及图形数据的分离, 可实现快速变化的工作要求, 并增加机器功能的灵活性, 适用范围更广. 由随动式直接抽风系统, 把切割过程中产生的尘粒抽出, 并经过烟尘过滤后, 达到安全及环境规范的排放要求. 二、标准配置介绍 1、机器构造 . 机器 采用有限元分析法 (FEM)精心计算并优化的焊接式结构, 使得机器重量最小, 且具备高度稳定性. 模块特性可满足激光切割的特殊要求, 保证极高的切割精度. .定位轴 平行式导轨 (X轴)上装有车架, 横向驱动 (Y轴)置于其上.上面安装激光切割头. 同步驱动伺服电机可实现高精度和高动态特性要求.

激光切割机图示说明

激光切割机软件使用说 明 (图文笔记版) 一、总体功能概述 ⑴操作软件的三大版块: 图一、ByVision主菜单操作界面。图二、HANDLING-OPERATION操作界面 图三、LaserView操作界面

⑵控制按键的两个部分：图一、操控手柄。

图二、屏幕右侧按键。

释放切割头 二、激光切割机每个版块的具体功能介绍

⑴ByVision（用户名：CH 密码：1） ①“MAIN（F5）”主菜单：其中包括“管理员”、“视图”、“诊断”、“清屏”、“信息”、“关 闭”。 “管理员”、“视图”：已设置好，一般无需改动。一般级别无法修改的。 “诊断”：用于显示机床的通讯状态，绿灯通讯为正常，红灯通讯中断或未建立通讯或没有该硬件（如Byloder）。前两个灯为绿，后一个灯为红，此时为正常。具体的机型不同而有异。 “清屏”：点击后屏幕为白色，此时触摸功能关闭，就可用布来擦拭屏幕。登录/注销：用于不同级别的用户进入系统，权限不一样的。

详细内容：当提示框出现提示内容的时候，由于显示的内容有限，当出现”……”的提示时可以在详细内容中看见全部的报警和故障。可以用该菜单中的RESET 键进行复位等操作。 信息：关于该机器的全部软件的版本。 关闭：内有可选择的关闭对话框。一般用关闭Byvision项目。 语言选择：根据国旗代表不同的语言。一般英语的故障解释比较确切。有故障时候尽量用英语将信息记录下来，便于准确判断。 ②“HAND（F6）”手动菜单：其中包括“设置参数机床”、“参数”、“手动功能”、“特殊 功能”“CNC”、“SERV”、“STOP PART”、“STOP WORK”。 a.prog reference: 程序定义的程序定义点。

激光加工技术

激光加工技术 班级：学号： 摘要:作为20世纪科学技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一，激光技术和激光产业的发展受到世界先进国家的高度重视。本文论述了激光加工技术的主要内容，以及它的加工原理、特点及其应用。 关键词：激光技术特点应用 1.引言 激光技术是20世纪60年代初发展起来的一门新兴科学，在材料加工方面，已逐步形成一种崭新的加工方法——激光加工（Lasser Beam Machining 简称LBM）。由于激光加工不需要加工工具、而且加工速度快、表面变形小，可以加工各种材料，已经在生产实践中愈来愈多地显示了它的优越性，所以很受人们重视。 激光技术在我国经过30多年的发展，取得了上千项科技成果，许多已用于生产实践，激光加工设备产量平均每年以20％的速度增长，为传统产业的技术改造、提高产品质量解决了许多问题，如激光毛化纤技术正在宝钢、本钢等大型钢厂推广，将改变我国汽车覆盖件的钢板完全依赖进口的状态，激光标记机与激光焊接机的质量、功能、价格符合国内目前市场的需求，市场占有率达90％以上。 2.激光技术研究的主要内容 （1）激光加工用大功率CO2和固体激光器及准分子激光器的引进机型研究，提高国产机水平；同时开发和研制专用配套的激光加工机床，提高激光器产品在生产线上稳定运行的周期，力争在国内建立较全面的加工用激光器的生产基地。 （2）建立激光加工设备参数的检测手段，并进行方法研究。 （3）激光切割技术研究。 （4）激光焊接技术研究。 （5）激光表面处理技术研究。

（6）激光加工光束质量及加工外围装置研究。 （7）择优支持2~3个国家级加工技术研究中心，开展激光加工工艺技术研究，重点是材料表面改性和热处理方面的研究和推广应用；开展激光快速成形技术的应用研究，拓宽激光应用领域。 3激光加工的原理和特点 3.1．加工原理和特点 1）聚集后，光能转化为热能，几乎可以熔化、气化任何材料。例如耐热合金、陶瓷、石英、金刚石等硬脆材料都能加工。 2）激光光斑大小可以聚集到微米级，输出功率可以调节，因此可用以精密微细加工。 3）加工所用工具是激光束，是非接触加工，所以没有明显的机械力，没有工具损耗问题。加工速度快、热影响区小，容易实现加工过程自动化。还能通过透明体进行加工，如对真空管内部进行焊接加工等。 4）和电子束加工等比较起来，激光加工装置比较简单，不要求复杂的抽真空装置。5）激光加工是一种瞬时、局部熔化、气化的热加工，影响因素很多，因此，精微加工时，精度，尤其是重复精度和表面粗糙度不易保证，必须进行反复试验，寻找合理的参数，才能达到一定的加工要求。由于光的反射作用，对于表面光泽或透明材料的加工，必须预先进行色化或打毛处理，使更多的光能被吸收后转化为热能用于加工。 6）加工中产生的金属气体及火星等飞溅物，要注意通风抽走，操作者应戴防护眼镜。 4.激光技术的应用 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：（1）激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。

激光切割工艺详解-共30页

激光切割工艺 发表于 2009-10-26 20:50 | 只看该作者发表的帖子 1# 本文章共4286字，分3页，当前第1页，快速翻页：123 激光切割工艺 激光切割的工艺参数 （1）光束横模 ① 基模又称为高斯模，是切割最理想的模式，主要出现在功率小于1kW的激光器。 ② 低阶模与基模比较接近，主要出现在1～2kW的中功率激光器。 ③ 多模是高阶模的混合，出现在功率大于3kW的激光器。

切割速度与横模及板厚的关系见图1。由图可以看出，300W的单模激光和500W的多模有同等的切割能力。但是，多模的聚焦性差，切割能力低，单模激光的切割能力优于多模。常用材料的单模激光切割工艺参数见表1，多模激光切割工艺参数见表2。 表1 常用材料的单模激光切割工艺参数 材料 厚度/mm 辅助气体 切割速度/cmmin-1 切缝宽度/mm 功率/W 低碳钢 3.0 O2 60 0.2 250 不锈钢 1.0 O2 150 0.1

40.0 O2 50 3.5 钛合金 10.0 O2 280 1.5 有机透明玻璃10.0 N2 80 0.7 氧化铝 1.0 O2 300 0.1 聚酯地毯

N2 260 0.5 棉织品（多层）15.0 N2 90 0.5 纸板 0.5 N2 300 0.4 波纹纸板 8.0 N2 300 0.4 石英玻璃 1.9

60 0.2 聚丙烯 5.5 N2 70 0.5 聚苯乙烯 3.2 N2 420 0.4 硬质聚氯乙烯7.0 N2 120 0.5 纤维增强塑料3.0 N2

0.3 木材（胶合板）18.0 N2 20 0.7 低碳钢 1.0 N2 450 - 500 3.0 N2 150 6.0 N2 50 1.2 O2

激光切割机的最新发展现状及趋势

激光切割机的最新发展现状及趋势 论文作者：孙博学生类别： 学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：职称： 起重机械作业部 2015/9/1

激光切割机的最新发展现状及趋势 1.1 引言 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。 从原理上说，激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。本文综合评述了激光切割机的发展以及激光切割机在现代产业中的地位。在分析国外研究动向的基础上，指出激光切割机的发展趋势将重点定位在微结构、微刻蚀、微工具以及多功能性微技术、微工程的研究与开发上。可以预测，三维微纳尺度的激光微制造技术必将成为新世纪的主流制造技术。 自第一台激光器问世以来，激光的研究及其在各个领域的应用得到了迅速的发展。其高相干性在高精密测量、物质结构分析、信息存储及通信等领域得到了广泛应用。激光的高单色性，可在光化学领域对一些相距很近的能级作选择激发，进行重金属的同位素分离；激光的高方向性和高亮度可广泛应用于加工制造业(大到航天器、飞机、汽车工业，小到微电子、信息、生物细胞分离等微技术)。随着激光器件、新型受激辐射光源，以及相应工艺的不断革新与优化，尤其是近20年来，激光切割机已渗入到诸多高新技术领域和产业，并开始取代或改造某些传统的加工行业。 激光切割包含两方面的内容，一是制造激光光源的技术，二是利用激光作为工具的制造技术。前者为制造业提供性能优良、稳定可靠的激光器以及加工系统，后者利用前者进行各种加工和制造，为激光系统的不断发展提供广阔的应用空间。两者是激光切割不可或缺的环节，不可偏废。激光切割具有许多传统制造技术所没有的优势，是一种符合可持续发展战略的绿色制造技术。例如，材料浪费少，在大规模生产中制造成本低；根据生产流程进行编程控制(自动化)，在大规模制造中生产效率高；可接近或达到“冷”加工状态，实现常规技术不能执行的高精密制造；对加工对象的适应性强，且不受电磁干扰，对制造工具和生产环境的要求低；噪声低，不产生任何有害的射线与残剩，生产过程对环境的污染小等等。因此，为适应21世纪高新技术的产业化、满足宏观与微观制造的需要，研究和开发高性能光源势在必行。目前正在积极研制超紫外、超短脉冲、超大功率、高光束质量等特征的激光，尤其是能适应微制造技术要求的激光光源更是倍受关注，并已形成国际性竞争。可以预言，激光制造技术必将以其无可替代的优势成为21世纪迅速普及的高新技术。 1.2 激光切割机的最新发展现状 激光切割机一般由激光器、激光传输系统、激光聚焦系统、控制系统、运动系统、传感与检测系统组成，其核心为激光器。 激光作为热源或光源(能量)是激光制造中的“刀具”或“工具”。该“刀具”或“工具”的质量直接影响着加工制造的结果。激光光束质量的好坏可以采用光束远场发散角、光束聚焦特征参数值K f和衍射极限倍因子M2(M)或光束传输因子K值来表示。对小功率激光器，工作物质

激光切割加工与其他加工方式的优势和区别

激光切割加工与其他加工方式的优势和区别 随着钣金加工工艺的飞速发展，国内的加工工艺也是日新月异，和国外发达国家之间的差距越来越小，很多知名外资企业纷纷将制造基地转移到中国，同时，也给钣金加工带来了许多革命性的理念。 作为传统的钣金切割设备，主要有（数控的和非数控）剪床、冲床、火焰切割、等离子切割、高压水切割等等手段。这些设备在市场上占有相当大的市场份额，一则他们熟为人知，二则价格便宜，虽然他们相对于激光切割等现代工艺来说劣势非常明显，但他们也各自有自己独特的优势。 （数控）剪床由于其主要是直线裁剪，虽然能一刀剪长达4米的板材，但它只能用在只需要直线切割的钣金加工上。一般用在板材开平后裁剪等仅仅需要直线切割的行业中。 （数控/转塔）冲床在曲线加工上有了更多的灵活性，一台冲床中可以有一套或多套方、圆或其他特殊要求的冲头，可以一次加工出一些特定的钣金工件，最常见的就是机箱机柜行业，他们要求的加工工艺主要是直线、方孔、圆孔之类的切割，图案相对简单固定。他们主要面对的是2mm以下的碳钢板，幅面一般在2.5m×1.25m。厚度在1.5mm以上的不锈钢由于材质粘度太大比较费模具，一般是不使用冲床的。其优点是对简单图形和薄板加工速度快，缺点是冲厚钢板时能力有限，即使能冲也是工件表面有塌陷，费模具，模具开发周期长，费用高，柔性化程度不够高。国外超过2mm以上的钢板切割加工一般都使用更现代的激光切割，而不使用冲床，一则厚钢板冲剪时表面质量不高，二则冲厚钢板需要更大吨位的冲床，浪费资源，三则冲厚钢板时噪音太大，不利于环保。 火焰切割作为最初的传统的切割方式由于其投资低，过去对加工质量要求不高，要求太高时再加一道机加工的工序可以解决，市场保有量非常大。现在它主要用来切割超过40mm 的厚钢板。它的缺点是切割时热变形太大，割缝太宽，浪费材料，再者加工速度太慢，只适合粗加工。

激光加工技术存在的问题及未来发展展望精编版

激光加工技术存在的问题及未来发展展望一、国外激光加工技术及发展动态 以德国、美国、日本、俄罗斯为代表的少数发达国家，目前主导和控制着全球激光技术和产业的发展方向。 其中，德国Trumpf、Rofin-Sinar公司在高功率工业激光器上称雄天下；美国IPG公司的光纤激光器引领世界激光产业发展方向。欧美主要国家在大型制造产业，如机械、汽车、航空、造船、电子等行业中，基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代，进入“光加工”时代。 经过几十年的发展，激光技术开辟了广阔的应用天地，应用领域涵盖通信、材料加工、准分子光刻及数据存储等9个主要类别。根据国外统计资料表明，2013年全世界总的激光销售超过1000亿元。其中全球激光器市场销售额较2013年增长6.0%，达到93.34亿美元。美国市场借助出口方面的出色表现有所增长；欧洲凭借德国的出口增长仅维持收支平衡；亚洲市场，东盟国家的增长抵消了中国的经济放缓以及日本的零增长。 二、国内激光产业发展现状 1.国内激光产业整体格局 国内激光企业主要分布在湖北、北京、江苏、上海及深圳等地，已基本形成以上述省市为主体的华中、环渤海、长三角、珠三角四大激光产业基地，其中有一定规模的企业约300家。 2014年我国激光产业链产值约为800亿元。主要包括：激光加工装备产业达到350亿元（其中，用于切割、打标和焊接的高功率激光设备占据了67%的市场份额）；激光加工在重工业、电子工业、轻工业、军用、医疗等行业的应用达到450亿元。预计在今后三年，我国激光产业平均行业复合成长率将不低于20%。 我国激光加工产业可以分为四个比较大产业带，珠江三角洲、长江三角洲、华中地区和环渤海地区。这四个产业带侧重点不同，珠三角以中小功率激光加工机为主，长三角以大功率激光切割焊接设备为主，环渤海以大功率激光熔覆和全固态激光为主，以武汉为首的华中地区则覆盖了大、中、小激光加工设备。这四

对激光切割技术在国内外发展现状的研究

对激光切割技术在国内外发展现状的研究 20世纪有四项重大的发明：半导体、计算机数控、以原子为中心的能量技术和激光技术。激光切割技术是在激光技术中发展最广最快的，它大大的改造创新了传统的机械制造行业，提供了新的发展机遇和前景。目前已经大量的在许多行业中应用，比如医疗、航天、通信、军事等科研行业。 标签：激光；加工；切割 doi：10.19311/https://www.wendangku.net/doc/109691531.html,ki.1672-3198.2017.16.096 1 我国激光技术的发展现状 目前我国的激光技术基本构成了以华中平原、长三角、渤海、珠三角为主要发展地域的局面，激光发展比较好的企业主要位于北上广和湖北、江苏等地。 1994年湖南大学制造出我国首台可以折叠和封离的激光器，售价只为进口激光器的二分之一，可以实现切割与焊接双重功能，当时立即申请了国家专利。2003年可以加工管材的激光设备被中科院与物理研究所研制成功，这表明了我国的制造业技术达到了国际发展水品。从此我国的石油生产不再是只能依靠进口设备的情况。同年济南铸锻厂生产出一台双边双工作台可交换的激光机床，它具有精密的切割性能，型号为LC2-18。多个气压缸上升和下降的同步以及两边驱动轴电极的同步问题通过此机床的研制成功得以解决。2004年，更加精密的激光切割机在华中科技成功生产。现如今激光生产技术得到了快速发展。到去年为止，我国激光技术产业的经济效益已经达到800亿。主要有切割分离、标记和焊接生产的激光加工装备生产，还有重工业和轻工业、电子、军事、医药等行业。 最近几年，激光加工技术迅速的发展涉及了科学研究和加工生产的各个行业，如各种材料的加工、汽车和飞机的制造、能源和医疗器械等各行各业中都有激光技术的应用。它作为新世纪的一项重要科学研究项目，给不同的行业指出了新的发展和创新方向。在对激光技术的发现初期，我国和国际上其他各国的水平差距是很小的，20世纪70年代末期就开始从其他国家引入激光设备在生产制造和医院中使用。随后十年里，激光又慢慢在材料生产中使用。“十一五”那段时间里，我国的中国科学研究院等先进机构在激光技术的研究中取得了很大的成就。 由于激光切割技术使用成本少，加工效率好，并且在加工生产中基本不会造成环境污染，所以在世界上很多国家都已经把这项技术作为主要的加工生产方式和研究方向。自从改革开放到今天的几十年时间中，我国在国际上的制造业地位越来越重要，许多不同规模大小的工业企业都已经开始引进和研究使用激光加工技术，激光技术生产取代传统模式这是必然的方向。 这几十年的发展进程中，虽然我国激光技术进展迅猛，可是仍然存在很多客观的问题。目前我国的激光技术水平与发达国家相比处于中下等水平，生产技术

激光加工的应用和发展趋势

课程：特种加工基础实训教程 题目：激光加工技术应用和发展趋势院系：工学院机械系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 学号： 时间：

目录 摘要 (2) １引言 (2) ２激光的特点 (2) 2.1 定向发光 (2) 2.2 亮度极高 (2) 2.3 颜色极纯 (3) 3 激光加工技术的主要应用 (3) 3.1激光打孔 (4) 3.2激光快速成型 (4) 3.3激光打标 (4) 3.4激光切割 (5) 3.5激光焊接 (5) 3.6激光热处理 (6) 4 激光加工的发展趋势 (6) 4.1数控化和多功能化 (6) 4.2高频度和高可靠性 (7) 4.3小型化和集成化 (7) 5 结语 (7) 参考文献 (7)

激光加工的应用和发展趋势 摘要：激光加工在现代产业中展示了强大的优势和发展潜力，成为21世纪的主导技术。本文主要介绍激光加工技术的应用现状和未来的发展趋势。 关键词：激光激光技术激光加工应用与发展趋势 1. 引言 激光是20世纪人类最伟大的发明之一，现在已广泛应用于工业、军事、科学研究与日常生活中。激光具有四大特性:高的单色性、方向性、相干性和亮度性。应用激光固有的四大特性，将具有高能量密度的，能被聚焦到微小空间的激光用于加工的方法叫激光加工。激光加工技术是一项集光、机电、材料及检测于一体的先进技术。激光加工主要涉及：激光焊接、激光切割、激光打标、激光雕刻等．现在一般的激光加工都采用了多项先进技术,多功能集成度高、实用性强、自动化程度高、操作简单、结果直观，而且加工过程中可实现动态同步跟踪显示，具有程序错误自动诊断、限位保护等功能。 2. 激光的特点 2.1 定向发光 普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。 2.2 亮度极高 在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而