一、激光切割機(jī)原理 

激光切割機(jī)是利用經(jīng)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、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開(kāi)。激光切割屬于熱切割方法之一。激光切割機(jī)的原理見(jiàn)下圖。 

二、激光切割的發(fā)展現(xiàn)狀 

1994年湖南大學(xué)激光研究所研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)析架式折疊準(zhǔn)封離型切割與焊接激光器，并獲得國(guó)家發(fā)明專利。每臺(tái)設(shè)備的售價(jià)只有國(guó)外產(chǎn)品的1/2. 

2003年3月，中科院長(zhǎng)春光機(jī)與物理研究所研制的“數(shù)控激光管材加工設(shè)備”，改變了我國(guó)石油行業(yè)依賴進(jìn)口設(shè)備加工管材的局面。這標(biāo)志著我國(guó)制造先進(jìn)裝備的能力已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。、

一、激光切割機(jī)原理 

激光切割機(jī)是利用經(jīng)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、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開(kāi)。激光切割屬于熱切割方法之一。激光切割機(jī)的原理見(jiàn)下圖。 

二、激光切割的發(fā)展現(xiàn)狀 

1994年湖南大學(xué)激光研究所研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)析架式折疊準(zhǔn)封離型切割與焊接激光器，并獲得國(guó)家發(fā)明專利。每臺(tái)設(shè)備的售價(jià)只有國(guó)外產(chǎn)品的1/2. 

2003年3月，中科院長(zhǎng)春光機(jī)與物理研究所研制的“數(shù)控激光管材加工設(shè)備”，改變了我國(guó)石油行業(yè)依賴進(jìn)口設(shè)備加工管材的局面。這標(biāo)志著我國(guó)制造先進(jìn)裝備的能力已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 

濟(jì)南鑄鍛所數(shù)控機(jī)械公司開(kāi)發(fā)制造出國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)LC2-18*30型交換式雙工作臺(tái)雙邊驅(qū)動(dòng)數(shù)控精密激光切割機(jī)。在設(shè)計(jì)上突破了兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，一是解決了軸雙邊驅(qū)動(dòng)時(shí)兩個(gè)電極的同步問(wèn)題，二是解決了升降工作臺(tái)8個(gè)氣缸的同步問(wèn)題。 

2004年9月，華工科技成功推出第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)化高性能激光切割機(jī)。 

日本目前已擁有CO2激光加工機(jī)2萬(wàn)臺(tái)，約占全球激光加工機(jī)總量的1/3，其中80%為激光切割機(jī)設(shè)備。日本自1995年以來(lái)，年生產(chǎn)激光加工機(jī)已超過(guò)500臺(tái)左右，其中YAG激光切割機(jī)100多臺(tái)。全球的高功率數(shù)控激光切割成套設(shè)備累計(jì)擁有量達(dá)35000臺(tái)（套）左右，而我國(guó)目前高功率數(shù)控激光切割成套設(shè)備的擁有量為1500臺(tái)左右。國(guó)產(chǎn)數(shù)控激光切割機(jī)的主要特點(diǎn)是：價(jià)格較低，約是進(jìn)口價(jià)格的1/3，激光器功率較低，一般為1.5KW以下。與國(guó)外機(jī)相比表現(xiàn)為切縫寬，表面質(zhì)量、機(jī)械精度、整機(jī)的穩(wěn)定性、柔性較差，但具有價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)。 

2007年國(guó)內(nèi)大型激光切割設(shè)備的銷(xiāo)售額達(dá)到15億元，在中低端產(chǎn)品方面基本占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，并有部分產(chǎn)品出口。但與美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的激光切割設(shè)備仍然停留在低端產(chǎn)品階段，而且高功率激光器、激光專用控制系統(tǒng)、激光光束傳輸控制、激光切割專有技術(shù)等絕大部分核心技術(shù)還依賴進(jìn)口。目前，國(guó)際上德國(guó)通快 TRUMPF公司、瑞士百超BYSTRONIC和意大利PRIMA等國(guó)際知名公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出大功率、大幅面、高速、飛行光路、多維立體、數(shù)控自動(dòng)的激光切割機(jī)。在高端激光切割系統(tǒng)領(lǐng)域，我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距，產(chǎn)品基本依賴進(jìn)口，每年不得不花費(fèi)數(shù)十億元從國(guó)外引進(jìn)相關(guān)技術(shù)與設(shè)備。如船舶制造業(yè)中厚鋼板的激光切割設(shè)備、三維立體激光切割設(shè)備、有色金屬激光切割設(shè)備等，引進(jìn)價(jià)格昂貴、訂貨周期長(zhǎng)、售后服務(wù)無(wú)法及時(shí)保證，嚴(yán)重制約了我圍困民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。并且由于國(guó)外在該領(lǐng)域出口對(duì)我國(guó)有明確的限制，采用許可證制度，嚴(yán)格規(guī)定該項(xiàng)技術(shù)不能用于軍工、航空航天等領(lǐng)域，因此我國(guó)急需突破該項(xiàng)技術(shù)。 

三、激光切割機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 

（1） 高速、高精度激光切割機(jī)由于大功率激光器光束模式的改善及32位微機(jī)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(jī)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)薄板的鈑金加工向著重工業(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(jī)，為了滿足汽車(chē)、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(jī)，數(shù)控軸數(shù)達(dá)到九軸，加工速度快，精度高。在先進(jìn)國(guó)家的汽車(chē)生產(chǎn)線上，激光切割機(jī)器人的應(yīng)用愈來(lái)愈多。目前，三維激光切割機(jī)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(huì)愈來(lái)愈大。 

（4） 激光切割單元自動(dòng)化和無(wú)人化為了提高生產(chǎn)率和節(jié)省勞動(dòng)力，目前激光切割正

向著激光切割單元（FMC）和無(wú)人化、自動(dòng)化方向發(fā)展。發(fā)展這種單元自動(dòng)化系統(tǒng)，必須依賴于現(xiàn)金的自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)生產(chǎn)輔助管理系統(tǒng)技術(shù)等。國(guó)外已有各種各樣的激光切割單元可供應(yīng)市場(chǎng)，并有由6臺(tái)大型激光切割機(jī)為核心組成的無(wú)人化的切割生產(chǎn)線在工廠運(yùn)行。 

（5） 緊湊型和組合一體化數(shù)控激光切割機(jī)隨著激光器提及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(jī)、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(jī)。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(jī)多用，進(jìn)一步提高設(shè)備的利用率。 

四、產(chǎn)品對(duì)比 

（一）一種是以德國(guó)TRUMPF（通快）、瑞士BYSTRONIC（百超）領(lǐng)頭的臺(tái)式激光加工機(jī)。這種激光加工機(jī)是在數(shù)控沖床、剪板機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。 

如果產(chǎn)品材料比較單一,且是大批量的,通快是不錯(cuò)的選擇,切割頭的更換,切割鏡片的清洗非常方便,不過(guò)它的手動(dòng)操作功能不怎么好用,（在手動(dòng)操作這一點(diǎn)上百超可以說(shuō)是做得比較出色的一個(gè)）.加工參數(shù)調(diào)整比較傻瓜,相對(duì)于一般的操作人員來(lái)說(shuō)可能比較喜歡.但可人工調(diào)整的方式?jīng)]有百超來(lái)得豐富些（對(duì)熱軋板這類(lèi)質(zhì)量不是很穩(wěn)定的材料來(lái)說(shuō)）,編程方面：軟件還是不錯(cuò)的,但是個(gè)頭是相當(dāng)?shù)拇?/SPAN>,安裝要有點(diǎn)水平,共邊切割應(yīng)用比較好,這點(diǎn)要好比百超的好用得多.至于售后服務(wù)方面,國(guó)外品牌的技術(shù)力量都差不多,配件都是相當(dāng)?shù)馁F！ 

另一種是以日本TANAKA（田中）、日本KOIKE（小池）等領(lǐng)頭的龍門(mén)式大臺(tái)面激光切割機(jī)。這種激光切割機(jī)是在龍門(mén)式火焰切割機(jī)、數(shù)控等離子切割機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的 

這兩種結(jié)構(gòu)的激光切割機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)： 

    通快、百超的這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，在切割6mm以下鋼板的時(shí)候很有優(yōu)勢(shì)，切割速度和移動(dòng)速度相當(dāng)快。但是他的缺點(diǎn)是工作臺(tái)面小，一般為1.5*3米或2*4米，如果切割6米或9米長(zhǎng)板的時(shí)候就必須拆成幾部分再在激光切割機(jī)上切，使得生產(chǎn)效率和材料的使用率下降。 

    這種結(jié)構(gòu)的激光切割機(jī)應(yīng)用廣泛，主要是鈑金行業(yè)，如電器開(kāi)關(guān)柜，電梯行業(yè)，糧食機(jī)械，紡機(jī)等薄板行業(yè)田中、小池的這種結(jié)構(gòu)的激光切割機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是中厚板切割，工作臺(tái)面大（可以幾十米長(zhǎng)的工作臺(tái)面，寬度也可以3-6米），比如有3*9或是2*6米的板就可直接放在工作臺(tái)上進(jìn)行切割。缺點(diǎn)是由于激光發(fā)生器是隨機(jī)器一起運(yùn)動(dòng)的，所以很重，在切割3mm以下的薄板時(shí)，速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有臺(tái)式激光切割機(jī)快。 

    這種結(jié)構(gòu)的主要用于重工行業(yè)，如工程機(jī)械，造船，橋梁，鋼結(jié)構(gòu)等中厚板行業(yè)（一般是3mm-25mm) 

如果選用臺(tái)式激光加工機(jī)的話。通快、百超應(yīng)該是臺(tái)式機(jī)里面的龍頭，硬要說(shuō)哪個(gè)好，真的不好說(shuō)。這兩個(gè)品牌的激光切割機(jī)本身都是技術(shù)很成熟，很先進(jìn)的品牌。用得好不好關(guān)鍵看保養(yǎng)和用戶的使用水平。 

    關(guān)于切割精度的問(wèn)題與很多因素有關(guān)：比如材料的材質(zhì)好壞，材料的表面情況（有無(wú)銹），使用氣體的純度、壓力，流量，操作人員和編程人員的水平都有很關(guān)系。   其實(shí)切割機(jī)的機(jī)械精度都差不多的。但產(chǎn)品精度肯定會(huì)因?yàn)樯鲜鲆蛩馗饔胁煌��?/SPAN> 

另外，臺(tái)式激光切割機(jī)還有一些品牌： 第一梯隊(duì)：通快，百超  

第二梯隊(duì)：天田，村田，三菱，馬扎克，普瑞瑪，梅塞爾（光纖） 

第三梯隊(duì)：上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪，武漢法利萊，深圳大族，濟(jì)南捷邁，加揚(yáng)，韓光，武漢楚天等 第四梯隊(duì)：自己購(gòu)買(mǎi)所有主要零件自行組裝出售的小企業(yè) 

  國(guó)產(chǎn)的設(shè)備，上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪?shù)脑O(shè)備穩(wěn)定性不錯(cuò)，但是操作系統(tǒng)和智能方面不是很好，切割精度在正負(fù)0.2mm以內(nèi)，深圳大族的設(shè)備價(jià)格上便宜，穩(wěn)定性和控制方面也不太好，容易壞，武漢華工的設(shè)備穩(wěn)定性比普瑞瑪?shù)囊�差一些，控制方面要�?qiáng)很多，武漢奔騰楚天的是和意大利合資的公司，全套意大利的技術(shù)，穩(wěn)定性不錯(cuò)，控制方面在國(guó)內(nèi)也是最先進(jìn)的  （二）目前中國(guó)市場(chǎng)現(xiàn)有品牌有： 

日本：馬扎克、三菱、天田、田中、NTC 瑞士：百超 德國(guó)：通快 意大利：普瑞瑪 比利時(shí)：LVD 

國(guó)產(chǎn)：武漢華工 武漢楚天 上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪 深圳大族 濟(jì)南捷邁 臺(tái)灣加揚(yáng) 還有其他幾家品牌，但量很少，在此沒(méi)有羅列。

在以上品牌中，以日本田中的激光切割機(jī)在切割厚度和尺寸方面是最有能力的，中厚板厚度能夠達(dá)到30MM，主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)件加工方面，使用壽命較長(zhǎng)。在大工件和厚板加工方面幾乎沒(méi)有對(duì)手。 

    另外，在鈑金行業(yè)加工具有特色的是日本的馬扎克，一個(gè)特點(diǎn)是智能化，世界最智能的激光機(jī)就是馬扎克的，不但可以切割三維工件還有專門(mén)的型材切割和軟件，同時(shí)還配有道具，激光切割完了后能進(jìn)行攻絲倒角以及絞孔。光路系統(tǒng)為飛行定長(zhǎng)光路，既保證了加工速度，又有較高的精度，由于馬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，重復(fù)定位精度是他們的5倍。他們切割出的一個(gè)小M，割縫控制在0.2MM，需要放大鏡才能看清楚，很完美的藝術(shù)品。另外一個(gè)特點(diǎn)是低功率高切割能力，切割12mm的碳鋼，馬扎克只要1300W功率就可以了，運(yùn)轉(zhuǎn)成本比其他品牌低將近30%。但是他們的激光這三四年才正式在中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售。 

德國(guó)通快和日本的天田以及瑞士百超進(jìn)入中國(guó)比較早，所以很多家只知道這幾家，其實(shí)這三家主要是在數(shù)控沖床和折彎?rùn)C(jī)方面有比較悠久的歷史和研究，激光并非他們的強(qiáng)項(xiàng)。切割能力相對(duì)比較小，所以他們基本上會(huì)需要配較大功率的發(fā)振器。

國(guó)內(nèi)目前銷(xiāo)售數(shù)量最多的是上海的團(tuán)結(jié)普瑞瑪和近幾年的深圳大族，主要是組裝激光切割機(jī)，技術(shù)含量和應(yīng)用支持不足，大多數(shù)安裝調(diào)試的開(kāi)始也是維修的開(kāi)始，公司的 技術(shù)人員流動(dòng)特別大，本來(lái)超過(guò)10年的專業(yè)人員就沒(méi)有，來(lái)來(lái)往往的導(dǎo)致整機(jī)安裝以及維修都很差。但是由于價(jià)格超便宜以及付款方面的優(yōu)勢(shì)，所以在目前中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)者不多的資金來(lái)說(shuō)有著非常大的誘惑力。 

    總的來(lái)說(shuō)，在激光切割機(jī)制造領(lǐng)域，各家都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。從單一銷(xiāo)售額來(lái)說(shuō)，通快是老大，這點(diǎn)毫無(wú)疑問(wèn)，在超大功率毫無(wú)對(duì)手（12KW以上）。百超和意大利普瑞瑪也不差，馬扎克因?yàn)樵跀?shù)控加工中心方面的實(shí)力，在控制系統(tǒng)，軟件配合和傳動(dòng)等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，只是在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售不多，還沒(méi)有通快的名氣罷了。至于國(guó)產(chǎn)以及其他品牌，各有優(yōu)點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)預(yù)算不好的情況下也是很好的選擇！ 

通用重工在國(guó)內(nèi)火焰、等離子切割機(jī)年銷(xiāo)售大約200-300臺(tái)套，威達(dá)焊割150-200臺(tái)套。根據(jù)現(xiàn)有客戶對(duì)切割精度的要求的基礎(chǔ)上，兩家公司都在兩三年前開(kāi)始研發(fā)激光切割機(jī)。蘇州威達(dá)更是在2010年ESSEN展上展出4000W龍門(mén)式搭載型激光切割機(jī)。其激光發(fā)生器為CP4000，有效切割寬為3米的大臺(tái)面適合大結(jié)構(gòu)板材切割、中厚板激光切割機(jī)。 

到目前為止國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上生產(chǎn)大臺(tái)面龍門(mén)式激光切割機(jī)的廠家有：田中、小池、日平富山、法利萊、團(tuán)結(jié)普瑞瑪、蘇州威達(dá)、上海通用等，其中以日本田中為最。 

方圓集團(tuán)上海激光科技有限公司激光切割機(jī)可切割3mm以下薄板及光纖激光切割機(jī)，主要針對(duì)精密小型薄板激光精密切割。

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2014-1030