三维激光切割的应用和研究

三维激光切割的应用和研究

1 引言

由于CO2激光器和Nd：YAG激光器能产生很高的平均功率和能量，20世纪70年代激光技术开始应用于材料切割领域。1979年，第一台五轴CO2激光切割机在Prima 工业公司建成，用于轿车内部塑料元件加工。随着激光配套设备(导光系统、调焦系统等)的不断完善，三维激光切割技术从20世纪80年代起在国外开始了大规模应用。我国对二维激光切割技术的研究较早，但由于种种原因，三维切割技术无论理论研究还是实际应用，都远落后于发达国家，亟需走从国外引进技术和自主研发相结合之道路来改变这一现状。

2 三维激光切割机设备结构

三维表面的切割一般需要五轴。作为一种非接触的光加工，激光切割质量受到诸多因素影响，就设备硬件操作而言，主要包括光束传输、喷嘴类型、辅助气体种类和压力、光束聚焦、光束偏移和进给速度等。

2.1 激光切割设备分类

通用的激光加工机可以大概分为龙门式激光加工机床和激光加工机器人，如图1所示。一般来讲，前者工作空间大、加工速度快、加工精度高，但允许加工工件的质量和尺寸较小，接近加工区的能力较差；相比之下，后者虽然加工速度和加工精度不及前者，但可允许加工的工件质量和尺寸较大，接近加工区的能力也比前者强。近年，随着大型龙门式机床的出现，其能加工的工件大小可达

4.5m×2.5m×1m(见表1)以上；机器人由于其低廉的价格和高柔性，并可使用光纤传输YAG激光进行加工，其应用前景也被看好。

图1 激光加工机

表1上海团结普瑞玛Pratico型和NTC TLM_914的精度比较

2.2 激光切割头及其位姿的实现

三维切割要求喷嘴所产生的流场在工件表面的切割压力比较稳定，靠近焦点位置的气体流场不产生激波。使用较多的是超音速拉菲尔喷嘴，但其内部结构复杂，加工较为困难。图2为两种典型的五轴激光加工机床的切割头，图2(a)所示的偏置型切割头只采用了两块反射镜，结构紧凑、尺寸精巧，其喷嘴可以实现大于±90°的旋转(垂直水平面为0°)，适合有高差和纵深的工件加工。图2(b)为一点指向型激光切割头，这种切割头的特点是无论A轴、C轴(或B轴、C轴)怎么变化，喷嘴指向工件表面的位置始终不变，这使得工作变得较为容易，在材料表面的加工基本无

死角。但其喷嘴运动范围限于水平面以上，不能做出偏置型激光头喷嘴旋转角度大于±90°时(垂直水平面为0°)的动作，加工有纵深或高差的工件时，Z轴容易和工件产生干涉。

图2 五轴激光加工机床切割头

激光束的姿态对于三维激光切割的质量有着重要的影响，在保证激光头与材料不相互干涉的前提下，激光头(光轴)与被加工材料的表面必须垂直，如果工件表面是曲面，那么光轴方向应该与被加工点的法向一致。传统的方法是示教，费时费力精度不高，较好的做法是由传感器在加工点附近取若干个点，将这些点坐标传送到计算机里拟合成曲面，计算出拟合曲面在加工点的法向量，由此加工点和法向量来调整X、Y，Z轴的位移和A、C轴的角位移。这种办法可以实时调整激光头位姿，大大提高了激光光轴与加工表面的垂直度，而且省时省力，很大程度上也提高了切割质量和生产效率。

2.3 激光切割中离焦量的保证

众所周知，影响激光切割质量的一个很重要的因素是离焦量。在二维切割中，为了保证一定的离焦量，通常使用电容式非接触传感器和差动变压式接触传感器。电容式传感器具有响应速度快，检测精度高的特点，所以传统的三维切割加工和高速切割中，大多使用它使喷嘴中心出口跟材料表面保持一定距离。这些年来，非接触式传感器发展很快，有氦氖激光式、红外传感式、CCD成像式、背压气隙式、电涡流式等各种传感器，以适应于各种不同的加工场合。

2.4 三维激光切割精度

对于用户来讲，最关心的莫过于设备的加工精度，目前先进的三维激光切割机的各数控轴已全部采用光栅尺全闭环反馈控制，其定位精度和重复定位精度比市场上采用编码器半闭环控制的传统设备提高了一个数量级。表1是两种典型的三维五轴激光加工机床的精度比较。

3 三维切割的特点及其应用

1979年问世的三维激光切割机，只能进行汽车内饰件的切割，而无法加工金属冲压件。1982年，Prima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新的精密、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。

与传统的板材切割方法相比，激光切割具有自己独特的优势，主要表现在：

(1)切割精度高、质量好，切口宽度小，热影响区小，切口光洁；

(2)切割速度快，加工效率高；

(3)激光加工是一种非接触式加工，没有机械加工力，不变形，也不存在噪音、油污、加工屑等污染问题，是一种绿色加工；

(4)材料适应性高，几乎可以切割任何金属和非金属材料。

三维激光切割比二维切割有着更高的柔性，更智能化，不仅能够切割二维板材，对于复杂的三维零件，理沦上讲，只要厚度合适，都可以采用激光切割。

激光切割应用最广泛的领域是汽车车身设计及制造，主要用来开发新车型、在线切割、变形车生产，例如切割样车零件，车身覆盖件的切孔、修边(见图3)，切割方向盘孔、车身挡风板、车顶盖支架孔、安全气囊部件、液压成型部件等。BMW、奔驰、Fiat、Volvo、大众、日产等公司都拥有用于车身加工的五轴激光加工机。三维激光切割在车身装配后的加工也十分有用，例如开行李架同定孔、顶盖滑轨孔、天线安装孔、修改车轮挡泥板形状等。在航天航空中，该技术主要用来对已成形的不锈钢、英科乃尔(Inconel)合金、钛和铝材的飞机零件进行打孔、切割和修整。

图3 激光切割车身覆盖件

激光三维切割技术还广泛应用在模具制造、雕刻、石油工业等行业之中。在印刷行业中，激光雕刻切割机利用激光的高能量性和高效率性，通过程序控制对橡胶版进行烧蚀，制造出的印刷版不仅成本低，而且雕刻精细，质量很高；利用激光的高能量特性对刀模板进行深度烧蚀，可以制造出各种高精度的刀模来。在模具制造领域，可以用于加工模具、试模、制造模具。由模具CAD和激光切割相结合能够完成模具内部的复杂结构制造，如深孔、型孔、中空体以及复杂的冷却水道；用激光精细切割薄钢板，然后将其叠加成凹模或凸模。在石油工业中，用该技术来加工割缝筛管。

三维激光切割最大的特点就是柔性高，尤其适合小批量的三维钣金材料的切割。其高柔性主要表现在两个方面：

1)对材料的适应性强，激光切割机通过数控程序基本上可以切割任意板材闭；

2)加工路径由程序控制，如果加工对象发生变化，只须修改程序即可，这一点在零件修边、切孔时体现得尤为明显，因为修边模、冲孔模对于其他不同零件的加工无能为力，而且模具的成本高，所以目前三维激光切割有取代修边模、冲孔模的趋势。一般来说三维机械加工的夹具设计及其使用比较复杂，但激光加工时对被加工板材不施加机械加工力，这使得夹具制作变得很简单。此外，一台激光设备如果配套不同的硬件和软件，就可以实现多种功能。总之，在实际生产中，三维激光切割在提高产品质量、生产效率，缩短产品开发周期、降低劳动强度、节省原材料等方面优势明显。因此，尽管设备成本高、一次性投资大，国内还是有很多汽车、飞机生产厂家购进了三维激光加工机，部分高校也购进了相应设备进行科研，三维激光技术势必在我国制造业中发挥着越来越大的作用。

4 三维切割的研究

国外除了对设备进行研究之外，对于激光切割的数学模型也做了很多有意义的工作。由于穿透加工的复杂性及切割机理的多样性(如熔化剪力、蒸发、化学分解等)，所以难以建立一个能比较全面模拟激光切割的模型。国内外的学者从各个角度提出了各种激光加工的传热学模型和有限元模型。较典型的是Modest提出的用于蒸发打孔和切割的三维瞬态模型门，Meung Jung Kim采用有限元的方法提出的激光平面气化切削三维有限元计算模型同。三维切割模型要考虑的因素比二维切割要多而复杂，目前，三维激光切割模型还鲜见报导。

20世纪80、90年代，激光加工技术被列入国家重点科技攻关项目，在三维激光切割技术方面取得了一些具有实用价值的成绩。1991年华中科技大学研制成功数控多坐标联动激光划线切割机，该机机床具有六轴运动五轴联动功能，能够对大型三维曲面覆盖体和平板体进行激光划线和切割加工，并在国内首次解决了三维曲面的激光切割难题。段正澄等采用样条函数作为机床三维加工轨迹的拟合工具，而且在后续处理中，对样条曲线直接进行插补，较好地实现了在高速切割时激光加工机的高加工精度；并研究了三维激光切割加工中曲面法矢获取算法、三维激光切割加工法矢测量系统、基于激光测距的三维激光加工示教编程系统、基于激光测距的三维激光切割加工法矢获取系统等。国家自然科学基金委在1997年把“大功率CO2及YAG激光三维焊接和切割理论与技术”作为重点项目进行资助，国家产学研激光技术中心左铁钏教授及其课题组成员对此进行了系统研究，为在我国汽车车身制造业中应用三维激光立体加工技术做出了较大贡献。他们研究了激光加工六轴机械手离线编程技术、CO2激光三维方位切割的人工神经网络分析、三维激光加工轨迹生成、三维工件激光切边自动编程、激光三维加工轨迹计算机仿真、三维激光加工轨迹规划等，并开发了具有自主知识产权的CAM三维加工软件LaserCAM2000。另外，黄开金等经研究发现空间曲率半径对三维激光切割质量有着重要影响，王继跃研究了变参数激光三维加工方法，并作了相应的实验。

我国激光三维切割技术跟国外先进技术还有很大差距，首先表现在设备的研制上，缺少高光束质量的高功率激光器。目前我国各地拥有的三维激光切割设备大部分从国外高价进口，在理论研究上也存在一定差距，主要集中在三维零件空间轨迹的实现和三维零件的切割工艺两个方面，对三维零件激光切割过程中的激光-材料-气体之间的交互作用即三维激光切割机理未作深入研究，而国外早在20世纪70年代就有人开始提出其模型。虽然我国三维激光加工技术起步较晚，可喜的是，有越来越多的科研单位、高校加入其中，北京工业大学、华中科技大学相关研究开展得

较早，湖南大学也购入了一台由上海团结普瑞玛激光设备有限公司生产的大型三维五轴激光加工机，用于车身零部件的激光加工研究。

5 三维激光加工技术的发展趋势

尽管激光二维加工技术在国外应用比较成熟，该技术还有很多地方值得继续深入研究和发展。

1)高精度、高速度、高柔性。尽管受到“热(光)加工”方式的限制，激光切割的精度跟数控铣等其他数控加工方式相比还有一些差距，但这并不影响其应用，其精度可以通过提高设备性能和选择适当的工艺参数等方式获得提高。在速度方面，虽然激光切割速度每分钟可达几米甚至十几米，但在大批量生产中，则不及金属冲压模具，为了提高生产效率，必须提高机床加工速度，不过在实际的正常速度运动下，如果速度过高，在实现加、减速和变换运动方式时，加速度势必很大，则可能产生很大的惯性力，所以既要获得高速又要减小惯性力，就要尽量减少运动部分的质量。

2)低成本。激光设备昂贵的原因在于首先是激光器的价格不非，目前我国自研的激光器其光学模式很难达到基模，不能胜任三维切割；其次我们还未掌握制造三维激光设备的核心技术(如切割头)；再次，对于加工软件的研究及开发也不是很多。只有设法降低设备成本，掌握其核心技术，该技术才能大规模应用于汽车、航天航空制造等领域。

3)智能化。三维激光切割中，不仅仅要考虑激光光轴的位姿、离焦量等因素，有时候还会出现工件或夹具跟激光头产生干扰或碰撞问题，现在某些软件能使机床实现半自动或全自动的干涉避让(比如Tebis的五轴激光切割模块)。对于切割轨迹的输入，技术比较成熟的做法是示教，其缺点是费时费力而且精度不高。三维零件在加工之前往往有特定形状且不规则，实际上由于重力等因素影响，其形状可能跟原先设计有一定出入，所以三维零件的激光加工要实现CAD直接到CAM这一步尚需时日。

4)高集成化。由于单台激光设备一般都价格昂贵，所以功能多样化一直是激光设备发展的一个方向。现在一般三维激光设备上都没有较为成熟的集成切割、焊接、表面处理等多种激光加工手段。虽然有些设备既能切割也能焊接或打孔等，但是会侧重其中一种加工方式，弱化其它功能。由于各种加工方式对设备的要求不一样，其配套设施就有很大不同，对于工厂来讲，基本上都是专机专用。“高集成化”是

一个相对概念，一台设备上不可能集成太多的加工方式，各加工方式所配备的装置集成到一起容易互相干扰，而且这些装置因其专用性很强，集成后价格更为昂贵。

5)理论研究。由于激光切割的复杂性，目前还没有比较完整的三维切割模型。对于激光加工来讲，建立激光切割工艺参数数据库及专家系统早必不可少的。

2018年全国激光切割机十大品牌

在说全国激光切割机十大排名之前，还要了解的就是在激光行业深圳和武汉一直都是行业领头羊，无论是规模还是技术，这两地的实力都是远超其他区域的。 品牌一：大族激光 深圳大族激光一直都保持着非常强的竞争力，公司实力雄厚，是世界上仅有的几家拥有"紫外激光专利"的公司之一。 品牌二：华工激光 华工科技旗下核心子公司，拥有两个品牌（华工激光和法莱利），华工激光主导产品涵盖全功率系列的激光打标、激光焊接系统、激光切割等激光加工专用设备及等离子切割设备等。 品牌三：瑞尔多激光 公司总部位于武汉光谷，集平面激光切割、激光切管、三维金属非金属激光切割和焊接、激光清洗以及机器人自动折弯机于一体的非标自动化激光设备生产厂家，目前具有多项国际发明专利和国内专利，也是售后服务较为完善的激光企业，全国各地都有驻地办事处。 品牌四：楚天激光 行业领域涉及航天、航空、电子、卫生、冶金、文化等；产品涉及激光焊接、激光打标、激光切割、激光打孔、激光热处理、激光调阻等。也是一家全面激光厂家。 品牌五：团结普瑞玛 位于中国上海，是一家专业生产大功率激光切割、焊接等的公司。在大功率激光切割机方面有优势，但是要知道激光切割机功率增长价格也是几何倍数增长，因此价格相对较高。 品牌六：大汉激光 同样是发展时间短但是实力强劲的激光厂家，集生产、研发、销售的一体，其设备在金属激光切割以及激光雕版方面较为不错。 品牌七：领创激光 领创激光同样是专注于大功率激光加工成套装备的研发、制造和销售，大功率也是实力的体现，但是同前面所说一样，功率高价格也相对较高，是国家级高新技术开发区首批重点引进的高新科技企业。 品牌八：创科源激光 早年在北京，但是为了突破技术瓶颈公司于2008年主体迁入无锡新区专业从事三维激光切割机、平面激光切割机、激光熔覆系统、激光焊接系统的研发与生产，开始南方市场的耕耘。 品牌九：高能激光 只专注于中小功率金属激光切割机的设计与研发，不仅拥有独立自主的研发团队，还具有健全的售后服务团队，并且销量也一直都还不错。 品牌十：金运激光 是以金运激光公司光纤产品线为基础发展起来的，以光纤激光切割机为唯一系列产品的专业生产厂家。唯拓激光拥有一支由光、机、电、软件和工艺专业人员组成的强大研发团队。 激光行业竞争激烈，但是正是因为有着庞大的市场和高强度的竞争压力，才推动着所有的企业不断向更高的水平发展。其实不仅仅是上述十大激光切割机行业领头羊，包括一些普通的厂家都知道行业竞争力大，因此都是开始发展自己的特色，像上面列举的一样，有的专注于小功率、有专注于几千瓦朝上的大功率设备、也有钻研切管的等等。但是真正有实力的都有着霸占市场的野心，无论是激光平面切割还是三维激光切割与焊接，或者是激光打标、清洗等，都有涉及且都有一定的行业硬实力。 总之从目前的2018年激光切割机行业市场来看全国排名靠前的就是这十大企业，在如此大的竞争力下未来是否有所变动就让我们拭目以待吧。

数控激光切割机

数控激光切割机 三维激光切割机 使用U形管激光头的激光切割机，可以在立体的加工对象上，进行各种工艺所需的加工。三维激光切割机，可以在任意一个面上进行工作，无需人工掉正角度。 行业应用： 广泛应用于汽车制造、模具制造、医疗器械、五金、装饰、金属对外加工服务等各种制造行业。 设备优势： 1)尖端光纤激光技术与数字控制技术完美融合，代表着最先进的激光切割水平; 2)专业的激光切割机控制系统，电脑操作，能够保证切割质量，使切割工作更方便，操作更为简单; 3)配置进口智能六轴机器人，可实现三维立体切割，操控方便，智能化程度高。保证设备的高速度、高精度、高可靠性; 4)激光切割头配置进口激光切割头，反应灵敏、准确，与机械手有效配合，避免切割头与加工板材碰撞，并能保证切割焦点位置，保证切割质量稳定; 5)激光切割头可承受1.0Mpa气体压力，高压气路设备，提高了对不锈钢等难割材料的切割能力。 可加工材料 不锈钢、碳钢、合金钢、硅钢、弹簧钢、铝、铝合金、镀锌板、镀铝锌版、酸洗板、铜、银、金、钛等金属板材及管材切割。 产品特点 采用精密丝杆传动技术，配以专业高精度激光头，激光输出功率稳定，加工幅面大，可对亚克力、木材等各种不同厚度材料进行精准切割加工，配备五寸液晶显示屏，脱机数控系统，操作更为便捷。 三维激光切割机 应用范围 适用于玻璃、有机玻璃、板材等各种非金属材料。

技术参数 激光类型 CO2RF金属激光器 激光输出功率 100W、150W、300W、450W、600W 工作幅面1300mm×900mm 切割平台条状工作平台 切割(空程)速度 0-48000mm/min 定位精度≤0.01mm 运动系统伺服运动系统 供电电源AC220V±5% / 50HZ 支持图形格式 AI、BMP、PLT、DXF、DST等 标配跟随式抽烟系统、恒温冷水机、、550W排烟机、微型空压机选配激光加工工艺配件盒、CCD智能摄像定位系统、Z轴自动跟

三维激光切割加工

三维激光切割加工 性能参数 耗电耗材： 系统耗电：<8KW(根据选配激光器功率大小而异) 零星耗材：<0.5元/小时(包括高功率激光器水冷系统的滤芯、切割头气嘴和切割头保护镜片) 吹气费用：<6元/小时(以用纯氧辅助切割2MM内碳钢为例) 三维切割系统的技术优势： 1.因为采用了业内最高精度的史陶比尔机械手，本体较轻，切割速度快，在小弧度的精细切割和大边的高速切割方面具有明显优势，实际切割速度可以达到18米/分钟而无抖动，综合加工效率是其他品牌机械手组合的两倍，性价比高，还可以节约一组的耗材和人工，后期可以少追加设备也能满足产能要求。还可24小时持续工作。一次性投入相对较少，在一个很短的折旧期内(两班8小时工作制)，史陶比尔机器人激光解决方案就可回收投资。同时能耗少，体积小，维护需求低。 2.切割精度高。采用史陶比尔专利齿轮减速系统JCS和JCM，独一无二的驱动技术，确保了无可匹敌的轨迹控制精度和速度。即使是要求极高的小圆，或复杂立体几.何图形的加工，也可精确和快速完成，从而提升您的产品品质。系统重复定位精度高达±0.05M，完全可以满足钣金件行业的精度需求。可切割直径小至2MM的小圆，切割效果圆滑美观，目测无形变和毛刺。 3.切割幅面大，实际死角小。选配臂长2.01米的机械手，除了实现直径达3米的半球形三维加工区域外，还可实现较大的二维平面切割，配合我公司配套生产的可移动工作台2.5mX5m(2m 的运动行程)，可实现2mX5m的二维平面切割。 4. 根据实际需要选配离线编程软件，可读取UG,SOLIDWORK等三维作图软件导出的 vda,igs,x_t,sldprt,prt,stp,ipt,par等格式的数模，修改后直接生成切割轨迹，代替人工示教，简单易用。 5. 工业控制理念，模块化设计，全系统的防护等级为IP55,机械手防护等级更是高达IP65，系统集成度高，故障少，抗冲击振动，抗灰尘，无须光学调整或维护，真正适合于工业加工领域的应用用于恶劣的激光环境。结构坚固，动态性更佳。而其他同类产品为简单集成，设备的稳定性较差。 6.系统的工艺性和易用性较好。简单而功能强大的史陶比尔激光专用标准软件LasMAN基于Windows操作系统，用户界面简单友好，集成了机器人运动控制、激光控制、数据处理和产品管理等功能。友好的人机界面，模块化的设计，使得操作者仅需经过简单的培训即可达到系统产能最大化，同时也易于集成。这就大大降低了对操作工人的要求，降低了对工人的管理难度。

国内知名的金属激光切割机厂商排行榜

国内知名的金属激光切割机厂商排行榜 耗电耗材： 系统耗电：<8KW(根据选配激光器功率大小而异) 零星耗材：<0.5元/小时(包括高功率激光器水冷系统的滤芯、切割头气嘴和切割头保护镜片) 吹气费用：<6元/小时(以用纯氧辅助切割2MM内碳钢为例) 性能指标: 激光功率:200W/300W/400W/500W/1000(根据工件材质和料厚可选) 激光波长:1070NM 工作区域:半径2米的半球形工作区域(选配半径2米的机械手) 切割速度:0-15米/分钟(根据功率大小和工件材质与厚度可调) 供电电源:三相交流380V 用电功率: <8KW(根据选配激光器功率大小而定) 冷却方式:风冷/水冷(根据选配激光器功率大小而定) 切割头焦距：5-7英寸(根据工件厚度可选) 机械手重复定位精度：±0.1MM 机械手保护等级：IP65 系统使用寿命：十万小时 系统保修:2年 系统选型： 1. 根据工件大小选配不同臂长的机械手。在置顶安装的情况下，机械手为半球面的工作区域，考虑到用户的实际加工情况和后期产品升级空间，建议采用臂长 2.01米的机械手，可达直径3米的半球形加工区域。 2. 根据工件材质和厚薄选配不同功率级别的光纤激光器。金属的切割以碳钢、铝和不锈钢三种为代表，铝等为高反射材料，同样料厚情况下需选配更大功率的激光器，碳钢比较容易切割，典型参数为2MM内厚碳钢选用200W激光器。具体选型可接洽我公司工艺工程师。

3. 根据工件厚薄选配不同焦距的切割头，有3、5、7英寸可供选配。6mm以下薄板切割可选5英寸的中焦距切割头，6mm 以上中厚板切割一般选用7英寸的长焦距切割头。 4. 根据实际需要选配离线编程软件。 产品结合汽车钣金覆盖件和底盘件的行业特点，采用工业机器人+光纤激光器的组合进行三维切割，耗材耗电总费用控制在每小时20元内。 采用用工业机器人代替五轴机床。工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为 ±100uM，但完全满足汽车钣金覆盖件和底盘件行业的精度要求。而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用以及系统的占地面积。 用光纤激光器代替CO2激光器。光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器连接，实现柔性加工。 三维光纤激光切割机是由专用光纤激光切割头、高精度电容式跟踪系统、光纤激光器以及工业机器人系统对不同厚度的金属板材进行多角度、多方位柔性切割的先进的激光切割设备。 三维激光切割机是利用工业机器人灵活和快速的动作性能，根据用户切割加工工件尺寸的大小不同，可以选择将机器人进行正装或者倒装对不同产品、不同轨迹进行示教编程或离线编程，机器人的第六轴装载光纤激光切割头对不规则工件进行三维切割;光纤激光切割头上配备随动装置和光路传输装置，利用光纤将激光传输到切割头上，再利用聚焦系统进行聚焦，针对不同厚度的板材开发出多套聚焦系统对多种三维金属板材进行多方位的切割，满足客户的需求。 根据金属板材的厚度不同，所选光纤激光器的功率大小也不一样，做三维切割的光纤激光器的功率一般分200W、300W、400W、500W、1000W等多种规格;对不同功率的激光器配备制冷量不同的冷却系统，以保障激光器的正 常工作。同时要根据机械臂的工作半径和客户加工工件的大小选定合适长度的操作光纤传输激光以满足客户切割要求。 三维光纤激光切割机采用的辅助气体是99.99%的氧气，这样对切割的精度、速度和切割的断面效果有很大的帮助。 产品介绍： 首先，用工业机器人代替五轴机床。两者都能进行空间轨迹的描述实现三维立体切割，工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为±100uM，但这完全可以满足汽车钣金覆盖件和底盘件行业的精度要求了。而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用，减少了系统的占地面积。 其次，用光纤激光器代替CO2激光器。光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。关键是光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器连接，实现柔性加工。

三维激光切割系统

三维激光切割系统 系统选型： 1. 根据工件大小选配不同臂长的机械手。在置顶安装的情况下，机械手为半球面的工作区域，考虑到用户的实际加工情况和后期产品升级空间，建议采用臂长 2.01米的机械手，可达直径3米的半球形加工区域。 2. 根据工件材质和厚薄选配不同功率级别的光纤激光器。金属的切割以碳钢、铝和不锈钢三种为代表，铝等为高反射材料，同样料厚情况下需选配更大功率的激光器，碳钢比较容易切割，典型参数为2MM内厚碳钢选用200W激光器。具体选型可接洽我公司工艺工程师。 3. 根据工件厚薄选配不同焦距的切割头，有3、5、7英寸可供选配。6mm以下薄板切割可选5英寸的中焦距切割头，6mm 以上中厚板切割一般选用7英寸的长焦距切割头。 4. 根据实际需要选配离线编程软件。 三维光纤激光切割机器人的技术优势 (1)三维切割系统的优势 第一，切割速度快，为同类产品的两倍。 第二，切割精度高。系统重复定位精度高达±100um。 第三，可切割<φ2mm的小圆，切割效果圆滑美观，目测无形变和毛刺。单个小圆切割时间可控制在2s 内。 第四，选配臂长2.01m的机械手，除了实现直径达3m的半球形三维加工区域外，还可实现3m×1.5m 的二维平面切割。 第五，根据实际需要选配离线编程软件，可读取UG、SolidWork等三维软件导出格式的数模，修改后直接生成切割轨迹，代替人工示教，简单易用。 (2)采用IPG光纤激光器和激光电源激光器性能稳定，可使产品整体质量得到安全保障。光纤激光器具有散热面积大、光束质量好、体积小巧等优点，同体积庞大的气体激光器和固体激光器相比具有明显的优势。 (3)采用美国进口激光切割头配置美国进口的激光切割头，通过机械手编程控制，保持最佳的焦距，确保最佳的切割效果，避免了材料不平整时，焦距变化问题引起的材料报废。 (4)机械手控制系统采用机械人操控系统，可提供适合每一种零部件的全方位机器人生产解决方案。具有可靠性强、速度快、精度高、功率大、坚固耐用、通用性等特点。

2018年全国激光切割机十大品牌

不得不说激光切割机近几年的发展势头确实迅猛，全国也是涌现出不少的大型激光切割机的厂家，很多人在购买激光切割机但又对这一行业不了解时难免出现选择方面的困扰。有需要平面板材切割的、有需要做三维汽车内饰件或者是三维厨具加工的、还有需要专业切割管材的，总之不同的行业对于激光切割的要求都不尽相同。但是在选购的时候大部分人都还是相信品牌效应，那么在激光切割技术已经成熟的今天，有哪些优秀的激光切割机厂家呢。今天我们就来一起看一下2018年全国激光切割机十大品牌。 在说全国激光切割机十大排名之前，还要了解的就是在激光行业深圳和武汉一直都是行业领头羊，无论是规模还是技术，这两地的实力都是远超其他区域的。 品牌一：大族激光 深圳大族激光一直都保持着非常强的竞争力，公司实力雄厚，是世界上仅有的几家拥有"紫外激光专利"的公司之一。 品牌二：华工激光 华工科技旗下核心子公司，拥有两个品牌（华工激光和法莱利），华工激光主导产品涵盖全功率系列的激光打标、激光焊接系统、激光切割等激光加工专用设备及等离子切割设备等。 品牌三：瑞尔多激光 公司总部位于武汉光谷，集平面激光切割、激光切管、三维金属非金属激光切割和焊接、激光清洗以及机器人自动折弯机于一体的非标自动化激光设备生产厂家，目前具有多项国际发明专利和国内专利，也是售后服务较为完善的激光企业，全国各地都有驻地办事处。 品牌四：楚天激光 行业领域涉及航天、航空、电子、卫生、冶金、文化等；产品涉及激光焊接、激光打标、激光切割、激光打孔、激光热处理、激光调阻等。也是一家全面激光厂家。 品牌五：团结普瑞玛 位于中国上海，是一家专业生产大功率激光切割、焊接等的公司。在大功率激光切割机方面有优势，但是要知道激光切割机功率增长价格也是几何倍数增长，因此价格相对较高。 品牌六：大汉激光 同样是发展时间短但是实力强劲的激光厂家，集生产、研发、销售的一体，其设备在金属激光切割以及激光雕版方面较为不错。 品牌七：领创激光 领创激光同样是专注于大功率激光加工成套装备的研发、制造和销售，大功率也是实力的体现，但是同前面所说一样，功率高价格也相对较高，是国家级高新技术开发区首批重点引进的高新科技企业。 品牌八：创科源激光 早年在北京，但是为了突破技术瓶颈公司于2008年主体迁入无锡新区专业从事三维激光切割机、平面激光切割机、激光熔覆系统、激光焊接系统的研发与生产，开始南方市场的耕耘。 品牌九：高能激光 只专注于中小功率金属激光切割机的设计与研发，不仅拥有独立自主的研发团队，还具有健全的售后服务团队，并且销量也一直都还不错。 品牌十：金运激光 是以金运激光公司光纤产品线为基础发展起来的，以光纤激光切割机为唯一系列产品的专业生产厂家。唯拓激光拥有一支由光、机、电、软件和工艺专业人员组成的强大研发团队。

光纤激光切割机常见问题

光纤激光切割机常见问题 1.概述 三维光纤激光切割机是由专用光纤激光切割头、高精度电容式跟踪系统、光纤激光器以及工业机器人系统组成，对不同厚度的金属板材进行多角度、多方位柔性切割的先进设备。三维机器人激光切割机设备广泛应用于金属加工、机械制造及汽车零部件制造等对3D工件有加工需求的生产中。 2.三维光纤激光切割机器人 (1)三维激光切割原理激光通过激光器产生后，由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上，使加工物品(表面)受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的熔化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工目的。 (2)光纤的选择根据金属板材的厚度不同，选用不同的光纤激光器功率，三维切割光纤激光器的功率一般分200W、300W、400W、500W与1000W等多种规格;对不同功率的激光器配备不同的冷却系统，以保障激光器的正常工作。同时要根据机械臂的工作半径和加工工件的大小选定合适长度的操作光纤传输激光，以满足客户切割要求。 (3)辅助气体的要求三维光纤激光切割机采用的辅助气体是99.99%的氧气，这样对切割的精度、速度和切割的断面效果有很大的帮助。 3.三维光纤激光切割机器人的特点 (1)柔性高尤其适合小批量的三维钣金切割。 其高柔性主要表现在两个方面： 第一，对材料的适应性强，激光切割机通过数控程序基本可以切割任意板材。 第二，加工路径由程序控制，如果加工对象发生变化，只须修改程序即可，这一点在零件修边、切孔时体现得尤为明显。由于修边模、冲孔模对其他不同零件的加工无能为力，而且模具的成本高，所以目前三维激光切割有取代修边模、冲孔模的趋势。一般来说，三维机械加工的夹具设计及其使用比较复杂，但激光加工时对被加工板材不施加机械加工力，这使得夹具制作变得很简单。此外，一台激光设备如果配套不同的硬件和软件，就可以实现多种功能。 总之，在实际生产中，三维激光切割在提高产品质量、生产效率，缩短产品开发周期、降低劳动强度、节省原材料等方面优势明显。因此，尽管设备成本高、一次性投资大，国内还是有很多汽车、飞机生产厂家购进了三维激光加工机，部分高校也购进了相应设备进行科研，三维激光技术势必在我国制造业中发挥着越来越大的作用。 (2)光纤激光切割机器人优缺点第一，用工业机器人代替五轴机床，两者都能进行空间轨迹描述实现三维立体切割。工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为±100μm，但这完全可以满足汽车钣金覆盖件和底盘行业的精度要求;而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用，减少了系统的占地面积。 第二，光纤激光相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。关键是光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器人连接，实现柔性加工。 第三，本系统唯一的缺陷是只能加工金属工件，不能加工非金属工件。这是因为本系统采用的是光纤激光，其波长为1064nm，相对于波长为10640nm的CO2激光，不易为非金属材料所吸收。

三维激光切割的应用和研究

三维激光切割的应用和研究 1 引言 由于CO2激光器和Nd：YAG激光器能产生很高的平均功率和能量，20世纪70年代激光技术开始应用于材料切割领域。1979年，第一台五轴CO2激光切割机在Prima工业公司建成，用于轿车内部塑料元件加工。随着激光配套设备(导光系统、调焦系统等)的不断完善，三维激光切割技术从20世纪80年代起在国外开始了大规模应用。我国对二维激光切割技术的研究较早，但由于种种原因，三维切割技术无论理论研究还是实际应用，都远落后于发达国家，亟需走从国外引进技术和自主研发相结合之道路来改变这一现状。 2 三维激光切割机设备结构 三维表面的切割一般需要五轴。作为一种非接触的光加工，激光切割质量受到诸多因素影响，就设备硬件操作而言，主要包括光束传输、喷嘴类型、辅助气体种类和压力、光束聚焦、光束偏移和进给速度等。 2.1 激光切割设备分类 通用的激光加工机可以大概分为龙门式激光加工机床和激光加工机器人，如图1所示。一般来讲，前者工作空间大、加工速度快、加工精度高，但允许加工工件的质量和尺寸较小，接近加工区的能力较差；相比之下，后者虽然加工速度和加工精度不及前者，但可允许加工的工件质量和尺寸较大，接近加工区的能力也比前者强。近年，随着大型龙门式机床的出现，其能加工的工件大小可达 4.5m×2.5m×1m(见表1)以上；机器人由于其低廉的价格和高柔性，并可使用光纤传输YAG激光进行加工，其应用前景也被看好。

图1 激光加工机 表1上海团结普瑞玛Pratico型和NTC TLM_914的精度比较 2.2 激光切割头及其位姿的实现 三维切割要求喷嘴所产生的流场在工件表面的切割压力比较稳定，靠近焦点位置的气体流场不产生激波。使用较多的是超音速拉菲尔喷嘴，但其内部结构复杂，加工较为困难。图2为两种典型的五轴激光加工机床的切割头，图2(a)所示的偏置型切割头只采用了两块反射镜，结构紧凑、尺寸精巧，其喷嘴可以实现大于±90°的旋转(垂直水平面为0°)，适合有高差和纵深的工件加工。图2(b)为一点指向型激光切割头，这种切割头的特点是无论A轴、C轴(或B轴、C轴)怎么变化，喷嘴指向工件表面的位置始终不变，这使得工作变得较为容易，在材料表面的加工基本无

2015年国内激光切割机厂家排名

2015年国内激光切割机厂家排名 三维光纤激光切割系统的特点： 1)采用进口光纤激光器，电-光转化效率高，节省运行成本，生产效率高; 2)采用智能化激光切割机控制系统，具有质量在线检测功能和自适应补偿; 3)配置进口关节臂机械手，可实现三维任意角度切割; 4)配置进口激光切割头，反应灵敏、准确，自适应补偿距离，防碰撞; 5)第七轴联动工作台，可以满足大尺寸工件切割; 6)自主开发了冲压件切割线优化系统，可以根据工件变形情况自动优化切割线，提高离线编程切割的冲压件精度。 产品结合汽车钣金覆盖件和底盘件的行业特点，采用工业机器人+光纤激光器的组合进行三维切割，耗材耗电总费用控制在每小时20元内。 采用用工业机器人代替五轴机床。工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为 ±100uM，但完全满足汽车钣金覆盖件和底盘件行业的精度要求。而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用以及系统的占地面积。 用光纤激光器代替CO2激光器。光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器连接，实现柔性加工。 三维光纤激光切割机器人 (1)三维激光切割原理激光通过激光器产生后，由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上，使加工物品(表面)受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的熔化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工目的。 (2)光纤的选择根据金属板材的厚度不同，选用不同的光纤激光器功率，三维切割光纤激光器的功率一般分200W、300W、400W、500W与1000W等多种规格;对不同功率的激光器配备不同的冷却系统，以保障激光器的正常工作。同时要根据机械臂的工作半径和加工工件的大小选定合适长度的操作光纤传输激光，以满足客户切割要求。 (3)辅助气体的要求三维光纤激光切割机采用的辅助气体是99.99%的氧气，这样对切割的精度、速度和切割的断面效果有很大的帮助。 三维激光切割机

三维激光切割系统

三维激光切割系统 三维光纤激光切割系统的特点： 1)采用进口光纤激光器，电-光转化效率高，节省运行成本，生产效率高; 2)采用智能化激光切割机控制系统，具有质量在线检测功能和自适应补偿; 3)配置进口关节臂机械手，可实现三维任意角度切割; 4)配置进口激光切割头，反应灵敏、准确，自适应补偿距离，防碰撞; 5)第七轴联动工作台，可以满足大尺寸工件切割; 6)自主开发了冲压件切割线优化系统，可以根据工件变形情况自动优化切割线，提高离线编程切割的冲压件精度。 三维激光切割机 公司根据前期大量的市场调研，结合汽车钣金覆盖件和底盘件的行业特点，现推出工业机器人+光纤激光器的组合进行三维切割，耗材耗电总费用控制在每小时20元内，彻底有效的解决了上述问题。 首先，用工业机器人代替五轴机床。两者都能进行空间轨迹的描述实现三维立体切割，工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为±100uM，但这完全可以满足汽车钣金覆盖件和底盘件行业的精度要求了。而采用工业机器人切割效率高，相当于传动五轴激光切割机床切割速度的两倍，大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用，减少了系统的占地面积。 其次，用光纤激光器代替CO2激光器。光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。关键是光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器连接，实现柔性加工。 总之，采用工业机器人+光纤激光器的组合进行加工，修边冲孔等工艺一次完成，切口整齐无需后道工艺再处理，大大缩短了工艺流程，降低了人工成本和投入，也提高了产品档次和产品附加值。LasMAN专用激光软件的使用，支持通过数模直接生成切割轨迹，抛弃了繁杂的人工示教，更加适合小批量多批次的维修市场、新品试制和非标定制等一些个性化的切割需求。而且，投资高柔性高效率的激光切割设备，来代替昂贵的冲压设备和剪裁设备，可以更加灵活的更换产品，把握市场。 三维切割系统的技术优势： 1.因为采用了业内最高精度的史陶比尔机械手，本体较轻，切割速度快，在小弧度的精细切割和大边的高速切割方面具有明显优势，实际切割速度可以达到18米/分钟而无抖动，综合加工效率是其他品牌机械手组合的两倍，性价比高，还可以节约一组的耗材和人工，后期可以少追加设备也能满足产能要求。还可24小时持续工作。一次性投入相对较少，在一个很短的折旧期内(两班8小时工作制)，史陶比尔机器人激光解决方案就可回收投资。同时能耗少，体积小，维护需求低。 2.切割精度高。采用史陶比尔专利齿轮减速系统JCS和JCM，独一无二的驱动技术，确保了无可匹敌的轨迹控制精度和速度。即使是要求极高的小圆，或复杂立体几.何图形的加工，也可精确和快速完成，从而提升您的产品品质。系统重复定位精度高达±0.05M，完全可以满足钣金件行业的精度需求。可切割直径小至2MM的小圆，切割效果圆滑美观，目测无形变和毛刺。

激光切割机厂家排名

激光切割机厂家排名 1.概述 三维光纤激光切割机是由专用光纤激光切割头、高精度电容式跟踪系统、光纤激光器以及工业机器人系统组成，对不同厚度的金属板材进行多角度、多方位柔性切割的先进设备。三维机器人激光切割机设备广泛应用于金属加工、机械制造及汽车零部件制造等对3D工件有加工需求的生产中。 2.三维光纤激光切割机器人 (1)三维激光切割原理激光通过激光器产生后，由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上，使加工物品(表面)受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的熔化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工目的。 (2)光纤的选择根据金属板材的厚度不同，选用不同的光纤激光器功率，三维切割光纤激光器的功率一般分200W、300W、400W、500W与1000W等多种规格;对不同功率的激光器配备不同的冷却系统，以保障激光器的正常工作。同时要根据机械臂的工作半径和加工工件的大小选定合适长度的操作光纤传输激光，以满足客户切割要求。 (3)辅助气体的要求三维光纤激光切割机采用的辅助气体是99.99%的氧气，这样对切割的精度、速度和切割的断面效果有很大的帮助。 3.三维光纤激光切割机器人的特点 (1)柔性高尤其适合小批量的三维钣金切割。 其高柔性主要表现在两个方面： 第一，对材料的适应性强，激光切割机通过数控程序基本可以切割任意板材。 第二，加工路径由程序控制，如果加工对象发生变化，只须修改程序即可，这一点在零件修边、切孔时体现得尤为明显。由于修边模、冲孔模对其他不同零件的加工无能为力，而且模具的成本高，所以目前三维激光切割有取代修边模、冲孔模的趋势。一般来说，三维机械加工的夹具设计及其使用比较复杂，但激光加工时对被加工板材不施加机械加工力，这使得夹具制作变得很简单。此外，一台激光设备如果配套不同的硬件和软件，就可以实现多种功能。 总之，在实际生产中，三维激光切割在提高产品质量、生产效率，缩短产品开发周期、降低劳动强度、节省原材料等方面优势明显。因此，尽管设备成本高、一次性投资大，国内还是有很多汽车、飞机生产厂家购进了三维激光加工机，部分高校也购进了相应设备进行科研，三维激光技术势必在我国制造业中发挥着越来越大的作用。 (2)光纤激光切割机器人优缺点第一，用工业机器人代替五轴机床，两者都能进行空间轨迹描述实现三维立体切割。工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为±100μm，但这完全可以满足汽车钣金覆盖件和底盘行业的精度要求;而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用，减少了系统的占地面积。

三维激光切割机与二维激光切割机的优势分析

三维激光切割机与二维激光切割机的优势分析 三维激光切割最大的特点就是柔性高，尤其适合小批量的三维钣金材料的切割。1979年问世的三维激光切割机，只能进行汽车内饰件的切割，而无法加工金属冲压件。深圳激光焊接机 https://www.wendangku.net/doc/5e7309821.html,/1982年，Prima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新的精密、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。 与传统的板材切割方法相比，激光切割具有自己独特的优势，主要表现在： (1)切割精度高、质量好，切口宽度小，热影响区小，切口光洁； (2)切割速度快，加工效率高； (3)激光加工是一种非接触式加工，没有机械加工力，不变形，也不存在噪音、油污、加工屑等污染问题，是一种绿色加工； (4)材料适应性高，几乎可以切割任何金属和非金属材料。 三维激光切割比二维切割有着更高的柔性，更智能化，不仅能够切割二维板材，对于复杂的三维零件，理沦上讲，只要厚度合适，都可以采用激光切割。 激光切割应用最广泛的领域是汽车车身设计及制造，主要用来开发新车型、在线切割、变形车生产，例如切割样车零件，车身覆盖件的切孔、修边，切割方向盘孔、车身挡风板、车顶盖支架孔、安全气囊部件、液压成型部件等。BMW、奔驰、Fiat、Volvo、大众、日产等公司都拥有用于车身加工的五轴激光加工机。三维激光切割在车身装配后的加工也十分有用，例如开行李架同定孔、顶盖滑轨孔、天线安装孔、修改车轮挡泥板形状等。在航天航空中，该技术主要用来对已成形的不锈钢、英科乃尔(Inconel)合金、钛和铝材的飞机零件进行打孔、切割和修整。 其高柔性主要表现在两个方面： 1)对材料的适应性强，激光切割机通过数控程序基本上可以切割任意板材； 2)加工路径由程序控制，如果加工对象发生变化，只须修改程序即可。这一点在零件修边、切孔时体现得尤为明显，因为修边模、冲孔模对于其他不同零件的加工无能为力，而且模具的成本高，所以目前三维激光切割有取代修边模、冲孔模的趋势。https://www.wendangku.net/doc/5e7309821.html,/一般来说三维机械加工的夹具设计及其使用比较复杂，但激光加工时对被加工板材不施加机械加工力，这使得夹具制作变得很简单。此外，一台激光设备如果配套不同的硬件和软件，就可以实现多种功能。总之，在实际生产中，三维激光切割在

【CN210115590U】一种三维五轴3D激光切割机的激光切割头【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920466501.7 (22)申请日 2019.04.09 (73)专利权人 奔腾激光（温州）有限公司 地址 325000 浙江省温州市经济技术开发 区滨海园区三道4258号 (72)发明人 吴让大　李正　 (74)专利代理机构 浙江纳祺律师事务所 33257 代理人 朱德宝 (51)Int.Cl. B23K 26/38(2014.01) (54)实用新型名称一种三维五轴3D激光切割机的激光切割头(57)摘要本实用新型公开了一种三维五轴3D激光切割机的激光切割头，切割头包括安装架，安装架包括龙门架、Y轴安装架和Z轴安装架，该龙门架设置有横梁，通过设置Y轴安装架、Z轴安装架、C 轴管路和B轴管路，实现激光切割头在龙门架横梁方向上左右移动，龙门架上下方向上的升降，以及通过C轴管路沿垂直地面的轴向转动，以及通过B轴管路沿水平与地面的轴向转动，C轴管路和B轴管路以及切割头主体之间通过直角接头连接，并通过在直角接头内设置反射镜和变焦镜片组件，其整体光路路径缩短，减少激光能量损耗，整体上结构紧凑，C轴管路和B轴管路通过连接中空电机实现驱动转动，中空电机和C轴管路和B轴管路形成一个密闭的光束通道，整体密封性良 好。权利要求书2页 说明书5页 附图6页CN 210115590 U 2020.02.28 C N 210115590 U

权　利　要　求　书1/2页CN 210115590 U 1.一种三维五轴3D激光切割机的激光切割头，所述切割头包括安装架，所述安装架包括龙门架(b1)、Y轴安装架(b2)和Z轴安装架(b3)，该龙门架(b1)设置有横梁(b4)，所述Y轴安装架(b2)与横梁(b4)滑动连接，所述Z轴安装架(b3)在Y轴安装架(b2)的竖直方向滑动连接，龙门架(b1)上设置有第一驱动电机(b5)，该第一驱动电机(b5)驱动Y轴安装架(b2)在横梁(b4)上滑移，所述Y轴安装架(b2)设置有第二驱动电机(b7)，该第二驱动电机(b7)驱动Z 轴安装架(b3)在Y轴安装架(b2)的竖直方向滑动，其特征在于：还包括激光发生器(b11)、聚焦光学组件、连接管路组件以及切割头主体(b13)，所述激光发生器(b11)固定设置在Y轴安装架(b2)上，所述连接管路两端分别与激光发生器(b11)的激光通道和切割头主体(b13)连接形成一个激光光束通道，所述聚焦光学组件设置在连接管路内，所述连接管路包括转动设置在Z轴安装架(b3)上的C轴管路(b14)和连接在C轴管路(b14)另一端的B轴管路(b15)，所述B轴管路(b15)与C轴管路(b14)之间设置有第一直角接头(b16)，B轴管路(b15)与C轴管路(b14)垂直设置，所述B轴管路(b15)与切割头主体(b13)之间设置有第二直角接头(b17)，B轴管路(b15)与切割头主体(b13)通过第二直角接头(b17)垂直设置，所述第二直角接头(b17)与B轴管路(b15)转动连接，所述第一直角接头(b16)内设置有反射镜，所述第二直角接头(b17)内设置有变焦镜片组件，所述Z轴安装架(b3)上设置有第一中空电机(b20)，该第一中空电机(b20)与C轴管路(b14)连接并用于驱动C轴管路(b14)，所述C轴管路(b14)包括密封套(b201)和内套筒(b211)，所述密封套(b201)套接在内套筒(b211)外侧，该密封套(b201)与安装架固定连接，所述内套筒(b211)固定连接第一中空电机(b20)，并与安装架转动连接，所述密封套(b201)一端固定连接在安装架上，密封套(b201)另一端与第一直角接头(b16)密封连接，所述密封套(b201)两端设置有第一密封圈(b22)和第二密封圈(b23)，所述B轴管路(b15)内设置有第二中空电机(b21)，该第二中空电机(b21)与第二直角接头(b17)连接，并用于驱动第二直角接头(b17)转动。 2.根据权利要求1所述的一种三维五轴3D激光切割机的激光切割头，其特征在于，所述第二直角接头(b17)包括有定位臂(b31)，该定位臂(b31)设置在B轴管路(b15)的外周壁，并与B轴管路(b15)的外周壁转动连接，所述定位臂(b31)相对第二直角接头(b17)背向切割头本体一侧设置，所述B轴管路(b15)的外周壁上设置有若干个环形定位槽(b32)，若干个环形定位槽(b32)平行排列，所述定位臂(b31)设置有与若干环形定位槽(b32)位置匹配的滚珠(b33)，若干个滚珠(b33)与环形定位槽(b32)的槽壁抵触滚动。 3.根据权利要求2所述的一种三维五轴3D激光切割机的激光切割头，其特征在于，所述密封套(b201)外壁面设置有接头安装座(b24)，所述接头安装座(b24)上设置有电路接头(b25)和气路接头(b26)，所述电路接头(b25)和气路接头(b26)均设置有第一接口(b27)和第二接口(b28)，所述第一接口(b27)和第二接口(b28)分别连接电气控制柜线路(b29)和切割头线路(b30)。 4.根据权利要求3所述的一种三维五轴3D激光切割机的激光切割头，其特征在于，所述密封套(b201)上设置有用于防止第二直角接头(b17)过度转向导致过度缠绕的第一保护机构，该第一保护机构包括第二拉力传感器(b34)和第二控制模块(b35),所述第二拉力传感器(b34)设置有第二拉簧(b36)，所述切割头线路(b30)设置有固定在其外周壁的箍环(b37)，该第二拉簧(b36)连接箍环(b37)，所述第二拉力传感器(b34)传送信号给第二控制模块(b35)，所述第二控制模块(b35)传送电信号给第二中空电机(b21)，该第二控制模块 2

三维激光切割机

7轴联动工业机器人光纤激光切割机与五轴机床CO2激光切割机对比

三维光纤激光切割机器人的技术优势 (1)三维切割系统的优势 第一，切割速度快，为同类产品的两倍。 第二，切割精度高。系统重复定位精度高达±100um。 第三，可切割<φ2mm的小圆，切割效果圆滑美观，目测无形变和毛刺。单个小圆切割时间可控制在2s内。 第四，选配臂长2.01m的机械手，除了实现直径达3m的半球形三维加工区域外，还可实现3m×1.5m的二维平面切割。 第五，根据实际需要选配离线编程软件，可读取UG、SolidWork等三维软件导出格式的数模，修改后直接生成切割轨迹，代替人工示教，简单易用。 (2)采用IPG光纤激光器和激光电源激光器性能稳定，可使产品整体质量得到安全保障。光纤激光器具有散热面积大、光束质量好、体积小巧等优点，同体积庞大的气体激光器和固体激光器相比具有明显的优势.

(3)采用美国进口激光切割头配置美国进口的激光切割头，通过机械手编程控制，保持最佳的焦距，确保最佳的切割效果，避免了材料不平整时，焦距变化问题引起的材料报废。 (4)机械手控制系统采用机械人操控系统，可提供适合每一种零部件的全方位机器人生产解决方案。具有可靠性强、速度快、精度高、功率大、坚固耐用、通用性等特点。 其操作速度更快，废品率更低，在扩大产能、提升效率方面，将起到举足轻重的作用。其高精度由专利的TrueMoveTM运动控制软件实现。IRB2600采用优化设计，机身紧凑轻巧，节拍时间与行业标准相比可缩减多达25%。 专利的QuickMoveTM运动控制软件使其加速度达到同类最高，并实现速度最大化，从而提高产能与效率。IRB2600工作范围大，安装方式灵活，可轻松直达目标设备，不会干扰辅助设备。优化机器人安装是提升生产效率的有效 手段。模拟最佳工艺布局时，灵活的安装方式更能带来极大的便利。IRB2600的底座可与目标设备靠得更近，从而缩小整个工作站的占地面积。小底座还为下臂进行正下方操作创造了有利条件。 三维光纤激光切割机器人的应用 (1)两台RX160轿车B柱热成形件双机器人切割(见图1)①外框、孔位等的高精度光纤激光切割。②高速度提高效率，减少热变形。③机器人柔性编程适应不同产品需求。④低成本系统解决方案适合用户大批量应用。 (2)RX160L工程机械钣金件切割(见图2)①工程机械钣金件3D激光切割。 ②大幅面活动范围适合大工件或多工位切割。③切割效率高，相当于传动五轴激光切割机床切割速度的两倍。④机器人结构紧凑且刚性好，有利于降低龙门架成本。 耗电耗材： 系统耗电：<8KW(根据选配激光器功率大小而异) 零星耗材：<0.5元/小时(包括高功率激光器水冷系统的滤芯、切割头气嘴和切割头保护镜片) 吹气费用：<6元/小时(以用纯氧辅助切割2MM内碳钢为例) 性能指标: 激光功率:200W/300W/400W/500W/1000(根据工件材质和料厚可选) 激光波长:1070NM

三维激光扫描系统

三维激光扫描系统 适用材料：不锈钢、碳钢、合金钢、硅钢、钛合金等金属材料的三维切割。 应用范围：广泛应用于汽车制造、模具制造、医疗器械、五金、装饰、金属对外加工服务等各种制造行业。 产品结合汽车钣金覆盖件和底盘件的行业特点，采用工业机器人+光纤激光器的组合进行三维切割，耗材耗电总费用控制在每小时20元内。

采用用工业机器人代替五轴机床。工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为±100uM，但完全满足汽车钣金覆盖件和底盘件行业的精度要求。而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用以及系统的占地面积。 用光纤激光器代替CO2激光器。光纤激光技术是近几年高速发展的激光技术，相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器连接，实现柔性加工。 耗电耗材： 系统耗电：<8KW(根据选配激光器功率大小而异) 零星耗材：<0.5元/小时(包括高功率激光器水冷系统的滤芯、切割头气嘴和切割头保护镜片) 吹气费用：<6元/小时(以用纯氧辅助切割2MM内碳钢为例) 性能指标: 激光功率:200W/300W/400W/500W/1000(根据工件材质和料厚可选) 激光波长:1070NM 工作区域:半径2米的半球形工作区域(选配半径2米的机械手) 切割速度:0-15米/分钟(根据功率大小和工件材质与厚度可调) 供电电源:三相交流380V 用电功率: <8KW(根据选配激光器功率大小而定) 冷却方式:风冷/水冷(根据选配激光器功率大小而定) 切割头焦距：5-7英寸(根据工件厚度可选) 机械手重复定位精度：±0.1MM 机械手保护等级：IP65 系统使用寿命：十万小时 系统保修:2年 系统选型： 1. 根据工件大小选配不同臂长的机械手。在置顶安装的情况下，机械手为半球面的工作区域，考虑到用户的实际加工情况和后期产品升级空间，建议采用臂长 2.01米的机械手，可达直径3米的半球形加工区域。

三维激光切割不规则工件过程与存在的几个难题

三维激光切割不规则工件过程与存在的几个难题 三维激光切割头可以对不规则工件进行三维切割加工 三维激光切割是利用工业机器人灵活和快速的动作性能，根据用户切割加工工件尺寸的大小不同，可以选择将机器人进行正装或者倒装对不同产品、不同轨迹进行示教编程或离线编程，机器人的第六轴装载光纤激光切割头对不规则工件进行三维切割；光纤激光切割头上配备随动装置和光路传输装置，利用光纤将激光传输到切割头上，再利用聚焦系统进行聚焦，针对不同厚度的板材开发出多套聚焦系统对多种三维金属板材进行多方位的切割，满足客户的需求。 根据金属板材的厚度不同，所选光纤激光器的功率大小也不一样，做三维切割的光纤激光器的功率一般分200W、300W、400W、500W、1000W 等多种规格；对不同功率的激光器配备制冷量不同的冷却系统，以保障激光器的正常工作。同时要根据机械臂的工作半径和客户加工工件的大小选定合适长度的操作光纤传输激光以满足客户切割要求。 三维光纤激光切割机采用的辅助气体是99.99%的氧气，这样对切割的精度、速度和切割的断面效果有很大的帮助。 浅谈三维激光切割过程中存在的几个难题 现在对于激光加工来说，建立激光切割机的切割工艺参数数据库及专家系统是必不可少的。虽说三维激光切割原理与二维激光切割在本质上是相同的，但是三维激光切割的切割机床、切割工件及数控编程要复杂得多，从而造成了三维激光切割中特有的几个难点，主要为以下三个方面： (1)碰撞问题：在切割某些比较复杂的三维工件时，切割头为保证始终沿着切割轨迹的法线运动，在某些位置会与工件发生碰撞，为避免发生碰撞，只有调整激光入射角，激光入射角的改变会影响激光切割质量，因此入射角的调整是一个难点。 (2)转角过烧问题：在三维激光切割中，某些转角处的曲率变化较大，或者在某段切割轨迹中会有几个转角连续出现，此时容易产生过烧现象，转角过烧是三维激光切割中一个较大的难点，此时只有通过修改切割程序及工艺参数的方法来解决. (3)工件变形问题：有些冲压件由于冲压深度较深，会产生较大的回弹现象，使得冲压件与数模有较大的偏差，实际的切割并不能按照软件模拟的程序进行，因为在回弹较大处，切割头会因超程而产生报警，因此，工件变形较大时切割程序的修正是一个难点。 福建SEO 欢迎访问大汉激光官网：https://www.wendangku.net/doc/5e7309821.html,