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導讀：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)機器人系統(tǒng)組成。設備。三維機器人激光切割機設備廣泛應用于金屬加工、機械制造、汽車零部件制造等需要加工3D工件的生產領域。

三維激光切割原理

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

3D激光切割的特點

處理速度

五軸機床+CO2激光器：根據工件材質、工件厚度、所選激光器功率不同而不同

機器人+光纖激光器：根據工件材質、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厚的碳鋼可以達到5m/min

系統(tǒng)價格/元

五軸機床+CO2激光：400萬~1000萬

機器人+光纖激光器：100萬~200萬

激光器維護成本

五軸機床+CO2激光：充電、Ne、CO2等，共計30元/小時

機器人+光纖激光器：無需充氣，壽命可達10萬小時

系統(tǒng)功耗/kW

五軸機床+CO2激光：30左右

機器人+光纖激光器：6以內

冷卻方式

五軸機床+CO2激光器：水冷，體積大

機器人+光纖激光器：風冷400W以下，水冷400W以上，體積小

系統(tǒng)面積/m2

五軸機床+CO2激光：50~100

機器人+光纖激光器：10以內

氧氣成本

五軸機床+CO2激光器：根據工件材質和厚度不同而不同

機器人+光纖激光器：如2mm內碳鋼，耗氧量約15元/小時

離線編程軟件

五軸機床+CO2激光：有

機器人+光纖激光器：有

重復性

五軸機床+CO2激光：50um以內

機器人+光纖激光器：100um以內

加工范圍

五軸機床+CO2激光：金屬與非金屬

機器人+光纖激光器：金屬

纖維選擇

根據金屬板的厚度，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，根據機械臂的工作半徑和待加工工件的尺寸，選擇合適長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光纖激光切割機使用的輔助氣體為99.99%氧氣，對切割精度、速度和切割斷面效果有很大幫助。

3D光纖激光切割機器人特點

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在兩個方面：

一是對材料的適應性強，激光切割機通過數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。如果加工對象發(fā)生變化，只需修改程序即可。這一點在零件修邊切斷時尤為明顯，因為修邊模和沖孔模對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。一般來說，三維加工的夾具設計和使用都比較復雜，但激光加工時不對加工板施加加工力，使得夾具制造非常簡單。此外，如果激光設備配備不同的硬件和軟件，則可以實現多種功能。

總之，在實際生產中，3D激光切割在提高產品質量、生產效率、縮短產品開發(fā)周期、減輕勞動強度、節(jié)約原材料等方面具有明顯優(yōu)勢。因此，盡管設備成本高，一次性投資大，但國內很多汽車、飛機制造商都購買了3D激光加工機，一些高校也購買了相應的設備用于科研。 3D激光技術必將在我國制造業(yè)中發(fā)揮作用。隨著效果的增加。

二、光纖激光切割機器人優(yōu)缺點對比

第一，用工業(yè)機器人代替五軸聯(lián)動機床。兩者都可以進行空間軌跡描述，實現三維切割。工業(yè)機器人的重復定位精度略低于五軸機床，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量、更低的系統(tǒng)成本、更長的使用壽命、更低的維護成本和更低的功耗。關鍵是光纖激光器的激光可以通過光纖傳輸，方便與工業(yè)機器人連接，實現柔性加工。

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。這是因為本系統(tǒng)采用的光纖激光器波長為1064nm，與波長為10640nm的CO2激光器相比，不易被非金屬工件吸收。

四、采用工業(yè)機器人+光纖激光器組合加工，修邊、打孔等工序一次完成。產品檔次和附加值。選配離線編程軟件，可直接通過數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、新產品試制及非標定制等個性化切割需求。

五、先進的光纖激光技術和數字控制技術齊全美融合，代表著最先進的激光切割水平；專業(yè)的激光切割機控制系統(tǒng)，電腦操作，能夠保證切割質量，使切割工作更方便，操作更為簡單；配置智能機械手，可實現三維立體切割，操控方便，智能化程度高，保證設備的高速度、高精度、高可靠性；激光切割頭配置進口激光切割頭，反應靈敏、準確，與機械手有效配合，避免切割頭與加工板材碰撞，并能保證切割焦點位置，保證切割質量穩(wěn)定；激光切割頭可承受1.0MPa氣體壓力，高壓氣路設備，提高了對不銹鋼等難切割材料的切割能力。