光纤激光切割原理

光纤激光切割原理

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。

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:0-18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：±0.05MM

机械手保护等级：IP65

系统使用寿命：十万小时

系统保修:2年

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)

(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。

第四，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，这样既大大缩短了工艺流程，降低了人工成本和模具费用的投入，也提高了产品档次和附加值。选配离线编程软件，通过数值模拟直接生成切割轨迹，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个性化的切割需求。三种加工方式对比如附表所示。

第五，先进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;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，操作更简单;配置智能机械手，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;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，可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;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切割材料的切割能力。

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。