一种用于宽幅厚板加工高性能数控激光切割机.pdf

文章 编号 ：1672—0121(2011)02-0017—06 一 种用 于宽幅厚板 T．的 高-陛能数控激光切割机 杨 静 。路 磊 ，刘 建 (济南铸造锻压机械研 究所有 限公司 技术 中心 ，山东 济南 250022) 摘 要 ：文章详 细介 绍 了一种新 型机 载式激 光切 割机 的结构 、特 点 以及 主要 关键技 术 ，致 力于研 制 高性能 、 宽 幅面 、厚板 切 割的精 密数控 激光 切-~JkL，以我 国能源 、船舶 、汽车 、航 空航 天 等领 域 的材料 切 割需求 为 目标 ， 满足 国 内主 要行业对高档 激 光加工设 备 的需求 。 关键 词 ：机 械 制造 ；激光切 割机 ；关键 技术 ；试验 ；应用 中图分类 号 ：TG485 文 献标识 码 ：B 1 概 述 激 光加 工技术 一直 是 国家重点支持 和推 动应用 由于大功率 CO 激光器光束模式 的改进和激光 的一项 高新技 术 ，在 国家 制定 中长远 期发 展规 划时 ， 切割技术 的进步 ，使得厚板激光切割技术 的应用得 又将 激 光加工 列 为关键 支撑技 术 。因为它 涉及 国家 到提升 。同时 由于激光切割具有精度 高 、效率高 、热 安全 、国防建设 、高新技术 的产业化和科技前沿 的发 影 响 区域 小 、操 作 者不 需要特 殊 技 能等 优点 ，因此 ， 展 ，这就 把激光 加工 提升 到很高 的重视 程度 ，这 必将 在 国外 的大板 、厚板加工 中，激光切割替代等离子切 给激光加工机 的制造和升级带来大 的商机 。 割 、火 焰气 割 的趋 势正迅速增 长 。激光 切割 在建筑 机 由于切割 工件 的尺寸 和板厚 的不 断增 大 ，切 割 械 、桥梁 、造 船 、高铁 、城铁 等 领域 的应用 ，正在大 力 机大型化趋 势 明显 。这就存在着光路过长 、机重增 发展 。 加 、运行精度低等 问题 ，它们都直接影 响着激光切割 1．1 几种加工 方法 的 比较 的质 量 。因此 ，研 制适 合 于大尺 寸板 、厚板 的高性 能 火 焰切 割主要 用 于切割低 碳钢 ，它 热输 入影 响 宽幅面数控 激光 切割设 备 ，已是 大势所趋 。 大 ，切 割速度 低 ；等 离子切 割 的切割 速度 明显 快于 火 焰切 割 ，但 切 割质 量 较 差 ，切边 呈 波 浪形 ，顶 部 呈 圆 2 设 计依据 头状 ，且 还要 防止 电弧产 生 的紫外线辐射 。上 述方 法 2．1 激光 切割原 理 由于割 口宽度 受割 嘴等 多种 因素 的影 响 ，无论设备 激 光 切割 是 以 CO 激 光 发生 器作 为加 工能源 ， 本身 的精度有 多高 ，用其切割 出的零件 的精度误差 以数控 切割机 作 为加工 主机 ，利用 安装 在切 割机 床 一 般都在 ±0．5ram左右 。 上 的光 学镜 片将激 光发 生器产 生 的激光 经过 多次反 与上述切割方法相 比，激光切割具有诸 多优 点 ： 射至机床 的切割头处 。切割头 内部安装有聚焦镜片 ， ①激光加工为非接触加工 ，没有机械力 ；②可 以加工 激 光经 过聚焦 镜片 聚焦之 后 ，将激光 光束 聚焦 成一 高硬度 、高熔点 、极脆 的难加工材料 ；③加工精度 高 个 直 径 只有 0．2ram～0．3mm左 右 、能量 密度 达 百 万 (一般小 于 ±0．1mm)、表 面光 洁 ，热变 形小 ，加 工 质量 W ／cmz的高亮度光 点 。这 个光 点能够在 瞬 间将切 割 高 ；④与现