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

展。并且由于国外在该领域出口对我国有明确的限制，采用许可证制度，严格规定该项技术不能用于军工、航空航天等领域，因此我国急需突破该项技术。

三、激光切割机的发展趋势

（1）高速、高精度激光切割机由于大功率激光器光束模式的改善及32位微机的应用，为激光切割设备的高速、高精度创造了有利条件。

（2）厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割机随着可用于激光切割激光器功率的增大，激光切割正从轻工业薄板的钣金加工向着重工业厚板切割方向发展。

（3）三维立体多轴数控激光切割机，为了满足汽车、航空等工业的立体工件切割的需要，目前已发展了各种各样的五轴或六轴三维激光切割机，数控轴数达到九

轴，加工速度快，精度高。在先进国家的汽车生产线上，激光切割机器人的应

用愈来愈多。目前，三维激光切割机正向高效率、高精度、多功能和高适应性

方向发展，其应用范围将会愈来愈大。

（4）激光切割单元自动化和无人化为了提高生产率和节省劳动力，目前激光切割正向着激光切割单元（FMC）和无人化、自动化方向发展。发展这种单元自动化

系统，必须依赖于现金的自动控制、网络控制技术及计算机生产辅助管理系统

技术等。国外已有各种各样的激光切割单元可供应市场，并有由6台大型激光

切割机为核心组成的无人化的切割生产线在工厂运行。

（5）紧凑型和组合一体化数控激光切割机随着激光器提及的缩小和功率的增大，以及辅助装置的不断完善，出现了把激光器、电源、主机、控制系统和冷却水循

环装置等紧密地组合在一起，形成占地面积小、功能完善的整套紧凑型激光切

割机。此外，激光切割技术正与激光焊接、激光表面淬火等激光加工工艺组合，

以发展一机多用，进一步提高设备的利用率。

四、产品对比

（一）一种是以德国TRUMPF（通快）、瑞士BYSTRONIC（百超）领头的台式激光加工机。这种激光加工机是在数控冲床、剪板机的基础上开发的。

如果产品材料比较单一,且是大批量的,通快是不错的选择,切割头的更换,切割镜片的

清洗非常方便,不过它的手动操作功能不怎么好用,（在手动操作这一点上百超可以说是做得比较出色的一个）.加工参数调整比较傻瓜,相对于一般的操作人员来说可能比较喜欢.但可人工调整的方式没有百超来得丰富些（对热轧板这类质量不是很稳定的材料来说）,编程方面：软件还是不错的,但是个头是相当的大,安装要有点水平,共边切割应用比较好,这点要好比百超的好用得多.至于售后服务方面,国外品牌的技术力量都差不多,配件都是相当的贵！

另一种是以日本TANAKA（田中）、日本KOIKE（小池）等领头的龙门式大台面激光切割机。这种激光切割机是在龙门式火焰切割机、数控等离子切割机的基础上开发的这两种结构的激光切割机各有优缺点：

通快、百超的这种结构的优点是，在切割6mm以下钢板的时候很有优势，切割速度和移动速度相当快。但是他的缺点是工作台面小，一般为1.5*3米或2*4米，如果切割6米或9米长板的时候就必须拆成几部分再在激光切割机上切，使得生产效率和材料的使用率下降。

这种结构的激光切割机应用广泛，主要是钣金行业，如电器开关柜，电梯行业，粮食机械，纺机等薄板行业

田中、小池的这种结构的激光切割机的优点是中厚板切割，工作台面大（可以几十米长的工作台面，宽度也可以3-6米），比如有3*9或是2*6米的板就可直接放在工作台上进行