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導(dǎo)讀：三維由特種光纖激光切割頭、高精度電容跟蹤系統(tǒng)、光纖激光器和工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)組成。設(shè)備。三維機(jī)器人激光切割機(jī)設(shè)備廣泛應(yīng)用于金屬加工、機(jī)械制造、汽車零部件制造等需要加工3D工件的生產(chǎn)領(lǐng)域。

三維激光切割原理

激光由激光器產(chǎn)生后，經(jīng)反射鏡透射，通過聚焦鏡照射到被加工物上，使被加工物（表面）受到強(qiáng)烈的熱能，溫度急劇升高，使點(diǎn)因高溫而迅速熔化或氣化。運(yùn)行軌跡是用來達(dá)到加工目的的。

3D激光切割的特點(diǎn)

處理速度

五軸機(jī)床+CO2激光器：根據(jù)工件材質(zhì)、工件厚度、所選激光器功率不同而不同

機(jī)器人+光纖激光器：根據(jù)工件材質(zhì)、工件厚度、所選激光器功率不同而不同。比如200W的激光打1.5mm厚的碳鋼可以達(dá)到5m/min

系統(tǒng)價(jià)格/元

五軸機(jī)床+CO2激光：400萬~1000萬

機(jī)器人+光纖激光器：100萬~200萬

激光器維護(hù)成本

五軸機(jī)床+CO2激光：充電、Ne、CO2等，共計(jì)30元/小時(shí)

機(jī)器人+光纖激光器：無需充氣，壽命可達(dá)10萬小時(shí)

系統(tǒng)功耗/kW

五軸機(jī)床+CO2激光：30左右

機(jī)器人+光纖激光器：6以內(nèi)

冷卻方式

五軸機(jī)床+CO2激光器：水冷，體積大

機(jī)器人+光纖激光器：風(fēng)冷400W以下，水冷400W以上，體積小

系統(tǒng)面積/m2

五軸機(jī)床+CO2激光：50~100

機(jī)器人+光纖激光器：10以內(nèi)

氧氣成本

五軸機(jī)床+CO2激光器：根據(jù)工件材質(zhì)和厚度不同而不同

機(jī)器人+光纖激光器：如2mm內(nèi)碳鋼，耗氧量約15元/小時(shí)

離線編程軟件

五軸機(jī)床+CO2激光：有

機(jī)器人+光纖激光器：有

重復(fù)性

五軸機(jī)床+CO2激光：50um以內(nèi)

機(jī)器人+光纖激光器：100um以內(nèi)

加工范圍

五軸機(jī)床+CO2激光：金屬與非金屬

機(jī)器人+光纖激光器：金屬

纖維選擇

根據(jù)金屬板的厚度，選擇不同的光纖激光器功率。三維切割光纖激光器的功率一般分為200W、300W、400W、500W、1000W。不同功率的激光器配備不同的冷卻系統(tǒng)，確保激光器正常工作。同時(shí)，根據(jù)機(jī)械臂的工作半徑和待加工工件的尺寸，選擇合適長(zhǎng)度的傳輸激光的工作光纖，以滿足客戶的切割要求。

輔助氣體要求

3D光纖激光切割機(jī)使用的輔助氣體為99.99%氧氣，對(duì)切割精度、速度和切割斷面效果有很大幫助。

3D光纖激光切割機(jī)器人特點(diǎn)

1、靈活性高，特別適用于小批量的三維鈑金切割

其高度的靈活性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

一是對(duì)材料的適應(yīng)性強(qiáng)，激光切割機(jī)通過數(shù)控程序基本上可以切割任何板材。

第二，加工路徑由程序控制。如果加工對(duì)象發(fā)生變化，只需修改程序即可。這一點(diǎn)在零件修邊切斷時(shí)尤為明顯，因?yàn)樾捱吥：蜎_孔模對(duì)其他零件的作用是不同的。加工無能為力，模具成本高，所以目前三維激光切割有取代切邊模和沖孔模的趨勢(shì)。一般來說，三維加工的夾具設(shè)計(jì)和使用都比較復(fù)雜，但激光加工時(shí)不對(duì)加工板施加加工力，使得夾具制造非常簡(jiǎn)單。此外，如果激光設(shè)備配備不同的硬件和軟件，則可以實(shí)現(xiàn)多種功能。

總之，在實(shí)際生產(chǎn)中，3D激光切割在提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約原材料等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，盡管設(shè)備成本高，一次性投資大，但國(guó)內(nèi)很多汽車、飛機(jī)制造商都購(gòu)買了3D激光加工機(jī)，一些高校也購(gòu)買了相應(yīng)的設(shè)備用于科研。 3D激光技術(shù)必將在我國(guó)制造業(yè)中發(fā)揮作用。隨著效果的增加。

二、光纖激光切割機(jī)器人優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

第一，用工業(yè)機(jī)器人代替五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床。兩者都可以進(jìn)行空間軌跡描述，實(shí)現(xiàn)三維切割。工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度略低于五軸機(jī)床，約為100um，但這完全可以滿足汽車鈑金面板和底盤行業(yè)的精度要求。工業(yè)機(jī)器人的使用大大降低了系統(tǒng)成本，降低了耗電系統(tǒng)成本和系統(tǒng)運(yùn)維成本，減少了系統(tǒng)占地面積。

其次，與傳統(tǒng)激光器相比，光纖激光器具有更好的切割質(zhì)量、更低的系統(tǒng)成本、更長(zhǎng)的使用壽命、更低的維護(hù)成本和更低的功耗。關(guān)鍵是光纖激光器的激光可以通過光纖傳輸，方便與工業(yè)機(jī)器人連接，實(shí)現(xiàn)柔性加工。

第三，該系統(tǒng)唯一的缺陷是只能加工金屬工件，不能加工非金屬工件。這是因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用的光纖激光器波長(zhǎng)為1064nm，與波長(zhǎng)為10640nm的CO2激光器相比，不易被非金屬工件吸收。

四、采用工業(yè)機(jī)器人+光纖激光器組合加工，修邊、打孔等工序一次完成。產(chǎn)品檔次和附加值。選配離線編程軟件，可直接通過數(shù)值模擬生成切割軌跡，摒棄繁瑣的人工示教，更適合小批量、多批次維修市場(chǎng)、新產(chǎn)品試制及非標(biāo)定制等個(gè)性化切割需求。

五、先進(jìn)的光纖激光技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)齊全美融合，代表著最先進(jìn)的激光切割水平；專業(yè)的激光切割機(jī)控制系統(tǒng)，電腦操作，能夠保證切割質(zhì)量，使切割工作更方便，操作更為簡(jiǎn)單；配置智能機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)三維立體切割，操控方便，智能化程度高，保證設(shè)備的高速度、高精度、高可靠性；激光切割頭配置進(jìn)口激光切割頭，反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確，與機(jī)械手有效配合，避免切割頭與加工板材碰撞，并能保證切割焦點(diǎn)位置，保證切割質(zhì)量穩(wěn)定；激光切割頭可承受1.0MPa氣體壓力，高壓氣路設(shè)備，提高了對(duì)不銹鋼等難切割材料的切割能力。