激光切割機(jī) 在智能裝備制造業(yè)中不可或缺，也是制造業(yè)走向高端化、智能化的關(guān)鍵角色之一。與傳統(tǒng)加工設(shè)備相比，激光切割機(jī)加工能力更強(qiáng)，精度更高，加工效率也得到提升。
激光切割控制系統(tǒng)
1、激光行業(yè)復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到 20% 在接下來(lái)的3年。
激光行業(yè)下游應(yīng)用種類(lèi)繁多，行業(yè)整體市場(chǎng)規(guī)模144億，預(yù)計(jì)XNUMX年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 20% 在接下來(lái)的3年。
A. 激光產(chǎn)業(yè)鏈包括上游元器件及材料、中游激光器及設(shè)備、下游激光應(yīng)用服務(wù)。產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用服務(wù)包括激光切割、焊接、打標(biāo)、鉆孔、醫(yī)療、化妝品、顯示、增材制造等，其中激光切割是激光應(yīng)用領(lǐng)域之一，可廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工。
B. 2018年激光行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)144億，同比增長(zhǎng)22.14%。其中激光元件市場(chǎng)規(guī)模28.8億，同比增長(zhǎng)22.03%，激光應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模54.7億，同比增長(zhǎng)22.1%，激光設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模60.5億，同比增長(zhǎng)22.22%。預(yù)計(jì)248.9年整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)2024億，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 20% 在接下來(lái)的3年。
2、小功率切割的成功經(jīng)驗(yàn)在大功率領(lǐng)域的復(fù)制是未來(lái)最大的動(dòng)力。
激光是上世紀(jì)最重要的發(fā)明之一。在過(guò)去的20年里，它在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷發(fā)展，并取得了巨大的成功。激光切割技術(shù)是激光加工技術(shù)的重要組成部分。激光切割機(jī)應(yīng)朝著以下方向發(fā)展： 數(shù)控激光切割機(jī) 按照高速、高精度的要求。為了滿足新型激光切割機(jī)的要求，開(kāi)發(fā)高效、高精度的激光切割數(shù)控系統(tǒng)，本課題采用雙振鏡掃描系統(tǒng)，二維直線電機(jī)工作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)振鏡掃描運(yùn)動(dòng)與工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，提高了切割速度和精度，解決了振鏡切割范圍小的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模加工。
3.激光切割控制系統(tǒng)的銷(xiāo)售增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將超過(guò) 30% 在接下來(lái)的3年。
未來(lái)3年中低功率激光切割設(shè)備需求復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到17.99%，高功率需求復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到38.49%。制造業(yè)的快速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)制造技術(shù)的更新升級(jí)帶動(dòng)了激光切割設(shè)備的銷(xiāo)售。2017年中低功率激光切割設(shè)備銷(xiāo)售量達(dá)22,500萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)近 60% 相比2016年，2018年受宏觀經(jīng)濟(jì)下行影響，銷(xiāo)售量達(dá)26,000萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)15.6%；而大功率激光切割設(shè)備銷(xiāo)售量則在2018年增長(zhǎng)至6,250臺(tái)，同比增長(zhǎng)30.2%?？紤]到整體行業(yè)年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 20% 及中低功率、高功率歷史增速，預(yù)計(jì)在市場(chǎng)自然增長(zhǎng)及存量替代作用下，2019-2024年中低功率激光切割設(shè)備銷(xiāo)量分別為31200臺(tái)/36816臺(tái)/42707臺(tái)，年復(fù)合增長(zhǎng)率為17.99%；高功率激光切割機(jī)銷(xiāo)量分別為9100臺(tái)/12700臺(tái)/16600臺(tái)，年復(fù)合增長(zhǎng)率為38.49%。
CNC激光切割趨勢(shì)
未來(lái)激光切割技術(shù)在發(fā)電機(jī)的選擇上會(huì)更加多樣化，發(fā)電機(jī)的電源類(lèi)型會(huì)更加多樣，能量輸出會(huì)更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)也會(huì)有一定的特點(diǎn)，激光切割機(jī)的使用成本會(huì)明顯降低，對(duì)人體的危害也會(huì)明顯減少。
數(shù)控激光切割技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益增多，三維切割、自動(dòng)調(diào)焦、恒定光路等技術(shù)逐漸成熟，利用機(jī)載激光器以移動(dòng)光束方式切割大幅面厚板的技術(shù)操作也將逐步完善。
1、數(shù)控激光切割技術(shù)的內(nèi)涵分析。
總的來(lái)說(shuō)，激光切割的工作原理是利用鏡子將激光束加工成需要切割的材料，激光器在鏡子的特定位置發(fā)出激光束，經(jīng)過(guò)鏡子折射后，激光束通過(guò)特制的透鏡聚焦、聚焦。
激光切割過(guò)程中，輔助氣體從噴嘴噴出，加入到激光聚焦光束中，最終形成一個(gè)蘊(yùn)含強(qiáng)大能量的切割工具。激光切割的功率受?chē)娮煲苿?dòng)速度的影響，在被切割材料上的切割過(guò)程需要參考機(jī)床平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)控激光切割主要用于切割金屬，除了切割這種高硬度的材料外，不同的激光技術(shù)可以完成3維切割、皮革木材紙張切割和玻璃陶瓷切割等，激光直寫(xiě)技術(shù)還可以完成醫(yī)療操作活動(dòng)。
在激光切割質(zhì)量系統(tǒng)控制中，技術(shù)人員應(yīng)合理調(diào)整不同聚焦鏡片的位置，使用多軸運(yùn)動(dòng)控制卡控制濾光片的運(yùn)動(dòng)軌跡， CCD 光束。在數(shù)控激光控制活動(dòng)中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)所能承受的加工板材尺寸，調(diào)整激光光束運(yùn)動(dòng)（X/Y軸）的定位速度。根據(jù)有效切割長(zhǎng)度確定最大加工速度。在激光光束的方向加工中，切割的定位精度不正確
2、數(shù)控激光切割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
激光切割技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，是數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)中的一項(xiàng)精密技術(shù)，具有多種不同的模式和屬性，不同類(lèi)型的激光器具有不同的工作模式，而激光功率和光束偏振的不同決定了激光在切割過(guò)程中具有不同的模式穩(wěn)定性。
新型激光加工技術(shù)主要有激光三維刻蝕、激光微結(jié)構(gòu)制造、激光-SPM復(fù)合加工、準(zhǔn)分子掩?？涛g等。工業(yè)加工生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)?shù)控激光技術(shù)的關(guān)注度越來(lái)越高，技術(shù)研發(fā)人員應(yīng)認(rèn)真分析數(shù)控激光切割技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀，優(yōu)化數(shù)控切割技術(shù)的應(yīng)用模式。數(shù)控激光切割技術(shù)將向高速度、多自由度方向發(fā)展。由于近年來(lái)大功率數(shù)控激光切割機(jī)市場(chǎng)增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，工業(yè)制造領(lǐng)域?qū)す馇懈顧C(jī)的需求總量持續(xù)上升。
為了滿足市場(chǎng)需求的發(fā)展，在數(shù)控激光機(jī)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，將出現(xiàn)高速高精度激光切割機(jī)、三維激光切割機(jī)、大幅面厚板激光切割機(jī)等專(zhuān)用激光切割機(jī)設(shè)備。激光切割機(jī)的切割能力逐步增強(qiáng)，切割工藝的適應(yīng)性和自由度將不斷提高。臥式激光切割機(jī)采用龍門(mén)移動(dòng)光路加工技術(shù)，在切割的同時(shí)完成等離子云檢測(cè)等操作。新型3D和 3D 采用雙激光切割系統(tǒng)的激光切割機(jī)可以滿足工業(yè)制造領(lǐng)域的高速切割要求，滿足加工高難度零件的需求。使用光纖激光切割機(jī)設(shè)備還可以切割高硬度的材料，并且切割后的傷口表面整齊，有利于后期的涂層加工作業(yè)。
3、數(shù)控激光切割技術(shù)應(yīng)用分析。
A、數(shù)控激光切割技術(shù)的一般標(biāo)準(zhǔn)分析。
目前激光切割機(jī)行業(yè)參數(shù)通用標(biāo)準(zhǔn)主要是德國(guó)激光切割機(jī)。數(shù)控激光切割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是朝著消耗最少能源的方向發(fā)展，激光操作可用的工作氣體類(lèi)型適應(yīng)性更強(qiáng)。目前數(shù)控激光技術(shù)領(lǐng)域常見(jiàn)的2款激光切割機(jī)分別是SLAB-D025激光器（2500W)和軸向快流激光(3000W）這2項(xiàng)激光切割技術(shù)代表了當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的主流發(fā)展內(nèi)容。
SLAB-D025激光器的結(jié)構(gòu)原理為平板放電、擴(kuò)散冷卻，它沒(méi)有固定的氣流裝置，氣體不需要流動(dòng)，所以沒(méi)有氣體電源裝置。該激光器的光束特性為T(mén)EM00模式，光束發(fā)散角為0。15mrad，激光輸出窗口鏡片壽命約40,000萬(wàn)小時(shí)，脈沖頻率5000HZ，只有門(mén)脈沖功能。SLAB-D025激光切割機(jī)的工作氣體種類(lèi)較多，主要有：一氧化碳、氦氣、氮?dú)?、二氧化碳等，本切割機(jī)還可以使用德國(guó)專(zhuān)用混合氣體，混合氣體總一氧化碳為6%，其它為94%。
這種激光切割機(jī)耗氣量最少，只有0.2L/H。目前另一種主流的激光切割機(jī)是軸流快流機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理是軸流快流放電的運(yùn)動(dòng)特性，渦輪是氣體流動(dòng)裝置，這種激光切割機(jī)耗氣量比較大，可達(dá)35L/H，但切割效率最高。軸流快流數(shù)控激光切割機(jī)脈沖頻率可調(diào)，具有超脈沖、超超脈沖多種功能，可輸出2.5倍額定功率。（即一個(gè) 3000W 激光可以輸出7500W 功率較大，穿孔、切割能力較強(qiáng)。
B、激光切割技術(shù)的發(fā)展前景分析。
激光切割技術(shù)的新市場(chǎng)向著超高精度作業(yè)領(lǐng)域發(fā)展，對(duì)激光切割的控制精度如切口的寬窄、切口的表面粗糙度等要求更高。激光切割市場(chǎng)加工的材料種類(lèi)更加廣泛，材料切割市場(chǎng)的新發(fā)展領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)入紡織機(jī)械、食品機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械、燈飾裝飾、包裝行業(yè)、船舶、汽車(chē)、航空和鋼鐵行業(yè)。激光加工發(fā)展的新市場(chǎng)有激光數(shù)控車(chē)床加工設(shè)備市場(chǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域包括磨料磨具、器件、機(jī)械、船舶、汽車(chē)、航空航天和鋼鐵行業(yè)。
采用運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行I軸伺服控制和N軸伺服控制，調(diào)整I/O輸入輸出方向，保證被切割材料的切面更加光滑，減少激光切割產(chǎn)生的邊角毛刺的磨損。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化審計(jì)，采用主板（PC總線）控制整個(gè)激光加工系統(tǒng)。在激光切割技術(shù)開(kāi)發(fā)中，重點(diǎn)對(duì)軟件控制板功能進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。
結(jié)語(yǔ)
CNC激光切割技術(shù)將會(huì)在新的領(lǐng)域發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)激光加工產(chǎn)品的需求，要求技術(shù)人員不斷開(kāi)拓新的市場(chǎng)。為了提高CNC激光切割技術(shù)的效率，技術(shù)人員應(yīng)優(yōu)化CNC激光系統(tǒng)的控制板。其中，在CNC激光切割的系統(tǒng)管理模塊中，技術(shù)人員應(yīng)做好系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝庫(kù)管理標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控激光切割方式，按照常見(jiàn)加工方式的要求對(duì)當(dāng)前加工工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并分析行業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，修改不合理的工藝編制信息。
