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三维激光切割原理

激光由激光器产生后，经反射镜透射，通过聚焦镜照射到被加工物上，使被加工物（表面）受到强烈的热能，温度急剧升高，使点因高温而迅速熔化或气化。运行轨迹是用来达到加工目的的。

3D激光切割的特点

处理速度

五轴机床+CO2激光器：根据工件材质、工件厚度、所选激光器功率不同而不同

机器人+光纤激光器：根据工件材质、工件厚度、所选激光器功率不同而不同。比如200W的激光打1.5mm厚的碳钢可以达到5m/min

系统价格/元

五轴机床+CO2激光：400万~1000万

机器人+光纤激光器：100万~200万

激光器维护成本

五轴机床+CO2激光：充电、Ne、CO2等，共计30元/小时

机器人+光纤激光器：无需充气，寿命可达10万小时

系统功耗/kW

五轴机床+CO2激光：30左右

机器人+光纤激光器：6以内

冷却方式

五轴机床+CO2激光器：水冷，体积大

机器人+光纤激光器：风冷400W以下，水冷400W以上，体积小

系统面积/m2

五轴机床+CO2激光：50~100

机器人+光纤激光器：10以内

氧气成本

五轴机床+CO2激光器：根据工件材质和厚度不同而不同

机器人+光纤激光器：如2mm内碳钢，耗氧量约15元/小时

离线编程软件

五轴机床+CO2激光：有

机器人+光纤激光器：有

重复性

五轴机床+CO2激光：50um以内

机器人+光纤激光器：100um以内

加工范围

五轴机床+CO2激光：金属与非金属

机器人+光纤激光器：金属

纤维选择

根据金属板的厚度，选择不同的光纤激光器功率。三维切割光纤激光器的功率一般分为200W、300W、400W、500W、1000W。不同功率的激光器配备不同的冷却系统，确保激光器正常工作。同时，根据机械臂的工作半径和待加工工件的尺寸，选择合适长度的传输激光的工作光纤，以满足客户的切割要求。

辅助气体要求

3D光纤激光切割机使用的辅助气体为99.99%氧气，对切割精度、速度和切割断面效果有很大帮助。

3D光纤激光切割机器人特点

1、灵活性高，特别适用于小批量的三维钣金切割

其高度的灵活性主要表现在两个方面：

一是对材料的适应性强，激光切割机通过数控程序基本上可以切割任何板材。

第二，加工路径由程序控制。如果加工对象发生变化，只需修改程序即可。这一点在零件修边切断时尤为明显，因为修边模和冲孔模对其他零件的作用是不同的。加工无能为力，模具成本高，所以目前三维激光切割有取代切边模和冲孔模的趋势。一般来说，三维加工的夹具设计和使用都比较复杂，但激光加工时不对加工板施加加工力，使得夹具制造非常简单。此外，如果激光设备配备不同的硬件和软件，则可以实现多种功能。

总之，在实际生产中，3D激光切割在提高产品质量、生产效率、缩短产品开发周期、减轻劳动强度、节约原材料等方面具有明显优势。因此，尽管设备成本高，一次性投资大，但国内很多汽车、飞机制造商都购买了3D激光加工机，一些高校也购买了相应的设备用于科研。 3D激光技术必将在我国制造业中发挥作用。随着效果的增加。

二、光纤激光切割机器人优缺点对比

第一，用工业机器人代替五轴联动机床。两者都可以进行空间轨迹描述，实现三维切割。工业机器人的重复定位精度略低于五轴机床，约为100um，但这完全可以满足汽车钣金面板和底盘行业的精度要求。工业机器人的使用大大降低了系统成本，降低了耗电系统成本和系统运维成本，减少了系统占地面积。

其次，与传统激光器相比，光纤激光器具有更好的切割质量、更低的系统成本、更长的使用寿命、更低的维护成本和更低的功耗。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，该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光纤激光器波长为1064nm，与波长为10640nm的CO2激光器相比，不易被非金属工件吸收。

四、采用工业机器人+光纤激光器组合加工，修边、打孔等工序一次完成。产品档次和附加值。选配离线编程软件，可直接通过数值模拟生成切割轨迹，摒弃繁琐的人工示教，更适合小批量、多批次维修市场、新产品试制及非标定制等个性化切割需求。

五、先进的光纤激光技术和数字控制技术齐全美融合，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，操作更为简单；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，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。