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透过数控机床展看激光切割机的快速发展

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资料栏目：技术开发

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更新时间：2011-03-01

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数控激光切割机是近l0年来发展迅速的金属成
型设备，与数控转塔冲床相比，具有更好的加工柔
性和适应性，既可加工金属板材也可以加工非金属
板材。仅就加工金属板材而言，采用激光切割工艺
不仅可以节省昂贵的模具费用，而且能使加工周期
大为缩短，因此特别适用于单件小批生产和大型板
材类零件的切割。此外，数控激光切割机可通过编
程方便地实现复杂零件的切割和多种零件的优化排
料，在这一领域所显现的优势也是其他金属加工设
备难以替代的。
我国数控激光切割机与其它数控金属成型机床
的发展有着相似的历程。起步较早，经历了近l0年
的艰苦探索，近l0年的快速发展，终于形成了有自
主知识产权的成熟产品及其生产企业体。高端产
品标志着我国数控激光切割机在国际主流产品中的
地位，生产企业体的形成代表了我国在该领域的
整体实力。
20世纪80年代中期，机械工业部济南铸造锻压
机械研究所研制成功了国内第一台数控激光切割机，
实现了我国在激光切割领域零的突破。与此同时，
我国对激光发生器、光路系统、数控系统的研制相
继取得突破性进展，出现了多技术层面齐头并进的
可喜局面。
应该承认，我国数控激光切割机问世的第一个
10年，进步与发展是缓慢的、艰难的。有两点可以
证明，一是研制开发数控激光切割机的企业不多；
二是数控激光切割机技术性能的突破不大。进入20
世纪90年代后期，随着企业体制的多样化、技术来
源的多元化，我国数控激光切割机进入了快速发展
的阶段。同样有两点可以说明，一是我国数控激光
切割机的技术水平已经达到国际先进水平；二是我
国生产数控激光切割机的企业已经形成了一个梯队。
成熟的国产数控激光切割机很快便出现在中国国际
机床展和中国数控机床展上，并成为展会的一大亮
点。
历届展会展出数控激光切割机的国内企业主要
有济南铸造锻压机械研究所、济南铸锻所捷迈机械
有限公司、江苏金方圆数控机床有限公司、上海团
结普瑞玛激光设备有限公司、江苏扬力集团、深圳
市大族激光科技股份有限公司、上海冲剪机床厂等。
历届展会展出数控激光切割机的国外企业主要
有瑞士百超公司(BYSTRONIC)、德国通快公司
(TRUMPF)、日本天田公司(AMADA)、意大利普瑞
玛工业公司(PRIMA INDUSTRIE)以及日本三菱电
气公司(MITSUBISHI ELECTRIC)、FI本马扎克
(MAZAK)公司和韩国韩光公司(HANKWANG)等。
目前国产数控激光切割机的主流技术是全飞行
光路技术，更加强调动态加速性能，并通过高性能数控系统和内置激光切割专用工艺软件，使机床自
动处于最佳运行状态。大多产品配置有封闭式防护
舱，以避免辐射泄露，提高机床的安全性能；同时，
在宜人化造型设计和人性化用户界面方面进步显著；
网络连接控制技术也得到应用。
济南铸造锻压机械研究所研制~t~LC2—15~30型交
换台式数控激光切割机，在原组合式光路基础上开
发出飞行光路，使该机动态特性大大提高，快速定
位速度达~1]70m／min，定位精度达到了0．03ram。由于
装备了上下料装置，减少了生产准备时间，提高了
设备的利用率。该设备性能指标与国外参展设备技
术水平同等，个别指标还高于国外产品。这说明我
国在激光加工设备的技术力量上已经接近或达到了
水塔水位控制器国外先进技术水平。
济南铸锻所捷迈机械有限公司研制的LCM一1212
型数控激光切割机是动光路形式数控激光切割机的
系列产品。由于动光路的特点，运动部件重量更轻，
惯量更小，切割机动态特性大大提高。激光切割机
床采用全封闭式结构，龙门式移动横梁。运动机构
采用精密滚珠直线导轨、精密滚珠丝杠及成对精密
滚珠轴承组成，保证机床运动精度高，速度快。激
光切割头配有反应灵敏的电感式自动寻焦点检测
系统，以适应板面不平整的有效切割。机床配有除
尘装置，切割的气体、灰尘可有效排出，使得工作
环境优良。激光切割机配置了南京东方激光公司新
开发的NEL 2000A型2kW开关电源的C0 激光器。机
床运动控制系统采用了德国PA8000数控系统，并内
置激光切割专用工艺软件，针对激光切割的特殊工
艺要求，根据所需切割的材料及厚度，自动设定激
光切割时所需的激光功率、切割速度、打孔时间、
辅助气体的选择、辅助气体压力、激光焦点位置等
最佳切割参数，而无须人工参与，保证最佳切割工
艺。该机可加工板材的最大尺寸为1250mmx1250mm，
、l，轴快速移动速度15m／min，最大插补速度10m／min，
定位精度±0．03mm／m，重复定位精度0．003mm。
江苏金方圆数控机床有限公司的LC6—3015型数
控激光切割机，采用日本FANUC激光发生器，射频
(RF) 激励方式，开机即可工作；采用日本
FANUC18i—LB激光切割机专用系统，内置激光工艺
参数软件；采用飞行光路等光程，保证切割质量稳
定；悬挂式龙门梁飞行光路结构，高阻尼床身，提
高了机床的稳定性；双交换工作台，有效地提高了
工作效率；CAD／CAM一体化自动编程软件，支持全
过程的CNC操作，可实现单个零件编程、多个零件自
动排样，完成整套切割方案。
此外，上海团结普瑞玛激光设备有限公司、江
苏扬力集团、深圳市大族激光科技股份有限公司、
上海冲剪机床厂等企业生产的数控激光切割机，也
有着各自的特点。
虽然国产数控激光切割机的技术水平与国际主
流产品大体相当，但国际知名品牌和高端产品的整
体优势还是可圈可点的。
瑞士百超公司 (BYSTRONIC) 生产的
BYSPRINT3015／3型数控激光切割机，采用飞行光路
技术、配备板材边界自动检测装置、可选择自动交
换工作台、带电磁分离装置的自动上下料机构以及
大功率的激光器等。该机的控制系统具有多任务、
多处理连续轨迹控制功能，可根据机床动态状况和
切割零件轮廓等参数，自动计算出最佳切割速度和
激光功率；图形交互式自动编程系统可实现零件的
自动编程和自动套裁。
瑞士百超激光有限公司(BYSTRONIC LASER
AG)~Byspeed 3015型数控激光切割机，采用了全飞
行光路技术及先进的直启螺旋马达驱动系统
(DHM)，动态加速度达3g。该机床采用涡轮泵式激
光发生器，其精确的温度控制和动态减振设计可保
证光束长时间优质稳定；通过光纤高速传递数据，
实现切割速度与激光功率同步控制，可高速精确地
加工尖角和小圆角。切割头的所有管道和电路优化
内置，无需借助任何工具，几秒钟之内可更换切割
头；切割头通过非接触传感器精确测量板料位置，
确定切割零点；实现非接触测边，无需编程。该
机可加工板材的最大尺寸为3048mmxl525mm，可切
割的板材厚度分别为0．5mm～20mm (碳钢)、0．5ram～
12ram (不锈钢)和0．5ram～8mm (铝)；加工精度为
±0．05mm／m，重复精度0．025ram；激光器功率高达
5．2kW；每分钟可连续切割板材厚度1mm、孑L径
2ram、间距3ram的孔型600个以上。
德国通快公司(TRUMPF)生产的L3050—6型数
控激光切割机，配备功率为6kW的激光器，直线电机
驱动技术，实现高速定位，可获得高速流畅切割的
最佳效果；该机特有的Flycut高速飞行切割技术，具
有良好的动态加速性能；全封闭式防护舱有效地避
免了辐射泄露；人性化的用户界面不仅体现在先进
的控制设计‘，而且体现在机床宜人化的总体设计上。
该机可加工板材的最大尺寸为3000mmx1500mm，可切割的板材厚度分别为25ram (低碳钢)、25ram (不
锈钢)和15ram (铝合金)；编程精度0．O01mill，定位
精度±0．1mm，重复精度0．03mm。该机床切割不锈钢
的厚度达~lJ25mm是数控激光切割机前所未有的，切
割速度比采用5kW的激光器时也提高了约20％。
Et本天田公司(AMADA)展出的F0—3015NT型
数控激光切割机，采用双直线伺服电机驱动和高速
飞行光路技术，突出体现出快速的特点。该机激光
发生器功率为2kW／4kW，最大加速度可达5g；最大合
成速度最高l15rrdmin，最大加工进给速度20m／rain；
、y、Z轴行程分别为3070mm、1550mm、200mm；
最大装夹板材重量850kg。此外，该机床可实现网络
连接控制，为数控激光切割机的新趋势。
意大利普瑞玛工业公司(PRIMA INDUSTRIE)
展出的RAPIDO 5型数控激光切割机，是真正意义上
的三维五轴激光切割机。该机床是专门针对大型三
维零件切割设计的，采用飞行光路技术，龙门框架
式机身，配置自动双门防护，结构紧凑操作简便，
工件上下料时间大为节省。作为五轴激光切割机，
利用模块化设计的便利，专门设计了第六数控随动
轴，配合电容式传感器，以满足加工要求苛刻的工
件，保证了复杂零件的加工精度和重复精度。RAPI—
DO 5型数控激光切割机轴行程3200mm、l，轴
1525mm、Z轴600mm，A轴旋转角度360。、B轴旋转
角度~120。，C轴(随动轴)行程±7．5ram，切割零件
的最大尺寸为3440minx1765mmx800mm；最大轴向进
给速度30rids．最大合成速度52m／s，最大旋转速度
l80。／s；零件加工精度0．1mm。数控激光切割机的主
角是三轴控制的平面切割机型，虽然不少厂商声称
可以用于立体切割，但只有意大利普瑞玛工业公司
(PRIMA INDUSTRIE)的RAPIDO 5型数控激光切割
机，在现场演示了大型覆盖件的切割。
意大利普瑞玛工业公司(PRIMA INDUSTRIE)
的SYNCRONO数控激光切割机，堪称是最具特的
激光切割机。切割过程中的加速度超过6g，是目前市
场上加工速度最快的激光切割机。该机床的运动由
两部分组成，一是三轴( 、’，、Z)联动的主轴，在
整个加工范围内移动；二是两轴(U、V)联动的局
部轴，带动切割头在局部范围内移动。主轴的惯量
较大，运动速度相对较慢，仅执行大尺寸外形加工
或粗略轮廓的定位等“宏观”移动；局部轴采用并
联机床运动形式，直线电机驱动，惯量小、速度快，
即使执行最复杂的运动轨迹，也保证了优异的动态
特性和优秀的切割之质量。该机光路采用恒定步长
设计，可确保在加工区域内的任意位置都有相同的
高精度；同时，激光焦点位置采用可编程的独立数
控方式直接控制。SYNCRONO数控激光切割机激光
器功率为4～5kW，主轴X轴行程3000mm、Y轴行程
ca36601500mm、Z轴行程l30mln，局部轴轴行程100mm、
轴行程100mm。单轴速度轴、y轴100m／min，U
轴、轴150m／min，主轴加速度0．8g，局部轴加速度
6g。定位精度主轴为0．03mm，局部轴为0．02ram。该
机数控系统采用普瑞玛公司自行开发的PRIMACH一
20L系统，带l5”触摸屏，内置网卡、光驱和USB接
口。该机床展出时现场切割的样件为直径650mm、厚
lmm~J碳钢锯片，加工时间为365s。其上共有2mm圆
孔2000个、103种外形轮廓~9：FL和槽494个，此外还
有两个普瑞玛公司标志和两个SYNCRONO标志的打
标。
此外，日本三菱电气公司(MITSUBISHI
ELECTRIC)的ML3015LVP型数控激光切割机、日本
马扎克(MAZAK)公司展出的SUPER TURBO—X优
胜者型激光切割机以及韩国韩光公司(HAN．
KWANG)fl~FS3015型和FC3015型数控激光切割机，
均采用了全飞行光路系统、高精度和高动态双驱动
系统、数控焦点控制系统、数控气压控制系统、封
闭式防护舱等项技术，控制轴数为3轴或3轴以上，
保证了机床良好的动态特性和优异的加工精度。然
而，13本马扎克(MAZAK)公司的激光切割机，结
构上采用了混合式控制轴，其轴为工作台移动，y
轴为切割头移动。使工作台作、l，方向移动的老机
型难以加工的形状和部位，在新机型上可以加工了。
此外，采用了定长光路系统，使工作台上任意位置
均可得到完全一致的优质光束，从而实现了切割质
量和切割效率的完美统一。
中国数控机床展览会是一个检阅各类数控机床
的大舞台，既能看到国际数控机床的发展趋势，也
能看到我国数控机床的技术进步。近年来，我国金
属成型机床的进步与发展令世人瞩目，而数控激光
切割机的快速发展历程更令人欣慰。当然，必须承
认，毕竟我国在该领域的起步较晚，在核心技术、
制造水平、软件开发、功能部件以及产品精细程度
等诸多方面与国际一流产品比较还有相当差距，这
也正是我们今后的努力方向。

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