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航天航空發(fā)展現(xiàn)狀及前景范文1

關(guān)鍵詞：激光切割機(jī) 現(xiàn)狀 發(fā)展

引言

激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，也是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。它占整個(gè)激光加工業(yè)的70%以上。激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是它具有高速、高精度和高適應(yīng)性的特點(diǎn)。同時(shí)還具有割縫細(xì)、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時(shí)無(wú)噪聲、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑、切割過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)?？汕懈钐间?、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等。激光切割板材時(shí)，不需要模具，可以替代一些需要采用復(fù)雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產(chǎn)周期和降低成本。因此，目前激光切割已廣泛地應(yīng)用于汽車、機(jī)車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。近年來(lái)，激光切割技術(shù)發(fā)展很快，國(guó)際上每年都以15%一20%的速度增長(zhǎng)。

一、概述國(guó)內(nèi)外激光切割應(yīng)用現(xiàn)狀

激光切割是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。以日本為例，目前已擁有CO2激光切割機(jī)2萬(wàn)多臺(tái)，約占全球激光加工機(jī)總量的1/3，其中80%為激光切割設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1995年以來(lái)，年生產(chǎn)C02激光切割機(jī)已超過(guò)500臺(tái)左右，其中YAG激光切割機(jī)100多臺(tái)。而我國(guó)至今卻只有600多臺(tái)套激光切割機(jī)在使用中。因此，在我國(guó)，激光切割技術(shù)的推廣和應(yīng)用潛力很大。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)需要改造，許多鈑金加工領(lǐng)域有待開(kāi)發(fā)，許多工業(yè)城市也需要建立激光加工中心。

二、激光切割技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)

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。目前國(guó)際先進(jìn)水平的激光切割機(jī)的切割速度已達(dá)到20m/min以上，兩軸快速運(yùn)動(dòng)可達(dá)250m/min，加速度最大為109，定位精度達(dá)0.01mm/500mm。采用高速、高精度的激光切割機(jī)，在切割板厚lmm，直徑10mm的小圓時(shí)，每分鐘能切割500多個(gè)，而其直徑誤差不大于50mm，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的飛行切割技術(shù)。

2. 厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割機(jī)

如上所述，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。6kW大功率激光器，能切割低碳鋼板最大厚度達(dá)32mm的大尺寸工件。由于厚板激光切割技術(shù)的不斷改進(jìn)，目前已經(jīng)嘗試使用3kW的激光器切割通常需要用6kW激光器才能切割的32mm厚的低碳鋼板.并已用于試生產(chǎn)。此外，激光切割機(jī)的加工尺寸范圍也在不斷擴(kuò)大，目前生產(chǎn)最大激光切割機(jī)的機(jī)寬可達(dá)5.4m，長(zhǎng)達(dá)6m。這都說(shuō)明了厚板、大尺寸激光切割技術(shù)正在逐漸提高。

3.三維立體多軸數(shù)控激光切割機(jī)

為了滿足汽車、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5軸或6軸三維激光切割機(jī)，其最大加工工件尺寸可達(dá)3500mmx1200mm，數(shù)控軸數(shù)達(dá)到9軸，加工速度快，精度高，在6.2m范圍內(nèi)加工誤差僅在0.1mm之內(nèi)。在先進(jìn)國(guó)家的汽車生產(chǎn)線上，YAG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。

三、激光切割技術(shù)發(fā)展前沿

自1960年紅寶石激光器問(wèn)世以來(lái)，激光加工技術(shù)至今已發(fā)展到第三個(gè)時(shí)期了。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，在2l世紀(jì)初，激光切割需要研究、開(kāi)發(fā)和解決的主要問(wèn)題如下。

1.激光器的改進(jìn)。

包括2kW級(jí)以上CO。激光器光束模式的改善、YAG激光束發(fā)散角的減小和超小型大功率氣體激光器的開(kāi)發(fā)等。

2.光束傳導(dǎo)系統(tǒng)功能部件的研究。

提高大功率激光光束傳遞和聚焦光路系統(tǒng)的可靠性及性能，包括大功率光路系統(tǒng)中熱變形補(bǔ)償及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究、光軸的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)及防反射光光學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和YAG光導(dǎo)纖維傳送系統(tǒng)的小型化及消除象差等問(wèn)題的解決。采用補(bǔ)償控制等方法使切割工作臺(tái)超高速化、高精度化，提高激光切割機(jī)器人的移動(dòng)速度和精度，NC控制計(jì)算、處理的高速化等。

3.切割軟件的功能改善及激光切割T藝控制。

利用CAD/CAM.研制高速自動(dòng)示教編程系統(tǒng)，以縮短三維立體激光切割機(jī)的編程時(shí)間。開(kāi)發(fā)快速的、空間的高分辨率傳感器及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，建立適應(yīng)性控制。

四、數(shù)控激光切割機(jī)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)

1.高速、高精度激光切割機(jī)及切割工藝

我國(guó)的數(shù)控激光切割機(jī)生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展已取得了很大成就。但與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比，還有較大差距，主要表現(xiàn)在切割機(jī)的運(yùn)行速度低，動(dòng)態(tài)精度差，配套功能不夠，切割工藝參數(shù)不完善和切割斷面質(zhì)量不易保證等。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，必須生產(chǎn)出新型的高速、高精度的激光切割機(jī)，以滿足國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需要，數(shù)控激光割機(jī)應(yīng)具備專用切割工藝參數(shù)，配有激光專用自動(dòng)編程系統(tǒng)及自動(dòng)排料、套料系統(tǒng)，減少編程時(shí)間，提高板材利用率。數(shù)控激光切割機(jī)如安裝交換工作臺(tái)，則可以大大提高生產(chǎn)率，充分利用激光能源，降低生產(chǎn)成本。

2.厚板激光切割技術(shù)及其設(shè)備

由于大功率CO2激光器光束模式的改進(jìn)和激光切割技術(shù)進(jìn)步，使厚板激光切割技術(shù)的應(yīng)用逐漸增加，同時(shí)由于切割工藝采用CNC控制激光切割精度高，因此，用激光切割代替等離子、氧乙炔為主的中厚板切割的趨勢(shì)正迅速增長(zhǎng)，激光切割正從輕工業(yè)的鈑金加工業(yè)向建筑機(jī)械、橋梁、造船等重工業(yè)方向發(fā)展。

3.三維高精度大型數(shù)控激光切割機(jī)及其切割

工藝技術(shù)三維數(shù)控激光切割機(jī)主要應(yīng)用于汽車制造、航空、建筑及難以加工的大型立體鈑金件。其主要特點(diǎn)是：床身剛性好、加工范圍大；龍門式結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)高速、高精度的切割；三維激光切割頭不僅能沿X、Y、Z軸作直線運(yùn)動(dòng)，且能進(jìn)行C軸旋轉(zhuǎn).數(shù)控系統(tǒng)采用5軸或6軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，具有空間立體編程簡(jiǎn)單、操作方便和可靠性高的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)三維激光切割機(jī)已經(jīng)有需求，隨著市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在汽車、航空、機(jī)車及工程機(jī)械等行業(yè)對(duì)三維激光切割機(jī)的需求將會(huì)不斷增大，因此，開(kāi)發(fā)出性能好、工作可靠、使用方便的三維激光切割機(jī)，將使我國(guó)激光切割機(jī)的水平大大提高一步。

五、總結(jié)

隨著裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)數(shù)控激光切割成套設(shè)備已進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，年增長(zhǎng)率達(dá)50%以上。應(yīng)用行業(yè)包括：汽車、船舶、航空、核工業(yè)、機(jī)械制造、鋼鐵、紡織、石油、激光加工中心等。在2006年全國(guó)激光加工學(xué)術(shù)年會(huì)上，專家們認(rèn)為：到“十一五”末期，我國(guó)每年至少需要1500多臺(tái)套高功率數(shù)控激光切割機(jī)，到“十二五”末期，我國(guó)高功率數(shù)控激光切割機(jī)市場(chǎng)需求量將達(dá)到10000臺(tái)套，其中除了通用的激光切割機(jī)之外，對(duì)高速高精度激光切割機(jī)、大幅面厚板激光切割機(jī)、三維立體數(shù)控激光切割機(jī)、航天航空用有色金屬激光器切割機(jī)等高性能激光切割系統(tǒng)的需求也與日俱增。

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