分析三维激光切割的特点及应用设计

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。

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。

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。

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。

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。

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