0 前 言
激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項應(yīng)用技術(shù)，也是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。它占整個激光加工業(yè)的70%以上。激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是它具有高速、高精度和高適應(yīng)性的特點。同時還具有割縫細、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時無噪聲、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑、切割過程容易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點�？汕懈钐间�、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等。激光切割板材時，不需要模具，可以替代一些需要采用復(fù)雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產(chǎn)周期和降低成本。因此，目前激光切割已廣泛地應(yīng)用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。
    近年來，激光切割技術(shù)發(fā)展很快，國際上每年都以15%-20%的速度增長。我國自1985年以來，更以每年25%以上的速度增長。當(dāng)然，由于我國激光工業(yè)基礎(chǔ)較差，激光加工技術(shù)的應(yīng)用尚不普遍，激光加工整體水平與先進國家相比仍有較大差距。因此，在我國，激光切割技術(shù)的推廣和應(yīng)用潛力很大。
    激光切割系統(tǒng)主要由機床主機、激光器、控制系統(tǒng)三大主要部分組成�？刂葡到y(tǒng)是整個系統(tǒng)的控制中樞，負責(zé)協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的正常工作，主要完成加工軌跡控制、焦點位置控制和機、光、電一體的協(xié)調(diào)控制。數(shù)控激光切割機的研制屬于機電一體化范疇，它的研制使生產(chǎn)系統(tǒng)具有友好的人機界面，方便而易學(xué)的編程方式，以及精確的切割軌跡控制功能，適合于工業(yè)現(xiàn)場的使用，極大地提高了生產(chǎn)率。
1 激光切割機發(fā)展現(xiàn)狀及特點
    自從第1臺紅寶石激光器于1960年問世以來，激光技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，如日常生活中的激光打印、CD唱盤與光盤、VCD與DVD視盤、光纖通信、激光測距、激光掃描條碼。在工業(yè)上，激光被用于切割、焊接、標(biāo)記與熱處理等加工領(lǐng)域。中國的工業(yè)激光起步并不比西方國家晚，但由于基礎(chǔ)工業(yè)的薄弱和投資力度的不足，使商品化的激光切割機研究遠遠落后于發(fā)達國家。目前最大的制造廠家是上海雷鷗激光設(shè)備廠(上海嘉定)，每年可生產(chǎn)30臺2-5 kW的橫流式CO:激光器，供焊接與表面熱處理使用，也可少量生產(chǎn)1.0-1.5 kW軸流式二氧化碳激光器供切割用，南京東方激光公司引進德國技術(shù)，每年可生產(chǎn)10臺1.5、2.0 kW封閉式軸流式二氧化碳激光器。此外，長春光機所和上海光機所也生產(chǎn)少量工業(yè)激光器。
    我國北京機床研究所、核工業(yè)部濟南鑄造鍛壓機械研究所、北京機電研究院近年也相繼推出了國產(chǎn)的數(shù)控激光切割機。沈陽機床股份有限公司引進意大利普瑞瑪公司數(shù)控激光切割機制造技術(shù)合資生產(chǎn)，推出了自己的激光器。
    目前我國擁有的整臺套的激光切割加工系統(tǒng)不足千臺，而且分布在全國近200家的激光加工部門中，其中90%為二氧化碳激光器。國產(chǎn)數(shù)控激光切割機的主要持點是，價格較低，約是進口價格的1/3；激光器功率較低，一般為1.5kW 以下。與國外機相比表現(xiàn)為切縫寬，表面質(zhì)量、機械精度、整機的穩(wěn)定性、柔性較差，但具有價格方面的優(yōu)勢，因此，繼續(xù)深人開發(fā)和發(fā)展國產(chǎn)化的較高質(zhì)量的數(shù)控激光切割機，以較低的價格推向市場是一項很重要的工作。
2 激光切創(chuàng)機發(fā)展趨勢
(1)高速、高精度激光切割機
    由于大功率激光器光束模式的改善及32位微機的應(yīng)用，為激光切割設(shè)備的高速、高精度創(chuàng)造了有利條件。
(2)厚板 切割和大尺寸工件切割的大型激光切割機
隨著可用于激光切割激光器功率的增大，激光切割正從輕工業(yè)薄板的飯金加工向著重工業(yè)厚板切割方向發(fā)展。
(3)三維立體多軸數(shù)控激光切割機
    為了滿足汽車、航空等工業(yè)的立體工件切割的需要，目前已發(fā)展了各種各樣的五軸或六軸三維激光切割機，其最大加工工件尺寸可達3600 mm x 3600 mm x 600 mm，數(shù)控軸數(shù)達到九軸，加工速度快，精度高，在6平方米范圍內(nèi)加工誤差僅在0.1 mm之內(nèi)。在先進國家的汽車生產(chǎn)線上，    激光切割機器人的應(yīng)用愈來愈多。目前，三維激光切割機正向高效率、高精度、多功能和高適應(yīng)性方向發(fā)展，其應(yīng)用范圍將會愈來愈大。
(4)激光切割單元自動化和無人化
    為了提高生產(chǎn)率和節(jié)省勞動力，目前激光切割正向著激光切割單元(FMC)和無人化、自動化方向發(fā)展。發(fā)展這種單元自動化系統(tǒng)，必須依賴于先進的自動控制、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及計算機生產(chǎn)輔助管理系統(tǒng)技術(shù)等。國外已有各種各樣的激光切割單元可供應(yīng)市場，并有由6臺大型激光切割機為核心組成的無人化的切割生產(chǎn)線在工廠運行。
(5)緊湊型和組合一體化數(shù)控激光切割機
    隨著激光器體積的縮小和功率的增大，以及輔助裝置的不斷完善，出現(xiàn)了把激光器、電源、主機、控制系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)裝置等緊密地組合在一起，形成占地面積小、功能完善的整套緊湊型激光切割機。此外，激光切割技術(shù)正與激光焊接、激光表面淬火等激光加工工藝組合，以發(fā)展一機多用，進一步提高設(shè)備的利用率。