緊湊型和組合一體化數控激光切割機隨著(zhù)激光器體積的縮小和功率的增加,以及輔助裝置的不斷完善,出現了把激光器、電源、主機、控制系統和冷卻水循環(huán)裝置等緊密地組合在一起,形成占地面積小、功能完善的整套緊湊型激光切割機。此外,激光切割技術(shù)正與激光焊接、激光表面淬火等激光加工工藝組合,以發(fā)展一機多用,進(jìn)一步提高設備的利用率。
?。?)特種材料特殊要求切割
高速、高精度激光切割機由于大功率激光器光束模式的改善及32位微機的應用,為激光切割設備的高速、高精度創(chuàng )造了有利條件。
厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割機隨著(zhù)可用于激光切割激光器功率的增加,激光切割正從輕工業(yè)薄板的鈑金加工向著(zhù)重工業(yè)厚板切割方向發(fā)展。
?。?)特殊精度切割
三維立體多軸數控激光切割機,為了滿(mǎn)足汽車(chē)、航空等工業(yè)的立體工件切割的需要,目前已發(fā)展了各種各樣的五軸或六軸三維激光切割機,數控軸數達到九軸,加工速度快,精度高。在先進(jìn)國家的汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上,激光切割機器人的應愈來(lái)愈多。目前,三維激光切割機正向效率高、高精度、多功能和高適應性方向發(fā)展,其應用范圍將會(huì )愈來(lái)愈大。
?。?)微細切割
激光微細加工技術(shù)*成功的應用是在20世紀后半葉發(fā)展起來(lái)的微電子學(xué)領(lǐng)域。激光微細加工作為微電子集成工藝中的單元微加工技術(shù)之一,現已形成固定模式并投入規?;a(chǎn)中。除此之外,能突顯其優(yōu)勢的領(lǐng)域還有光學(xué)儀器的制造、高密度信息的寫(xiě)入存儲、生物細胞組織的醫療等。選擇適當波長(cháng)的激光,通過(guò)各種優(yōu)化工藝和逼近衍射極限的聚焦系統,獲得高質(zhì)量光束、高穩定性、微小尺寸焦斑的輸出。利用其鋒芒尖利的“光dao”特性,進(jìn)行高密微痕的刻制、高密信息的直寫(xiě);也可利用其光阱的“力”效應,進(jìn)行微小透明球狀物的夾持操作。例如,光柵的刻制(光刻);通過(guò)CAD/CAM軟件進(jìn)行仿zhen圖案(或文字)和控制,實(shí)現高保真打標;利用光阱的“束縛力”,對生物細胞執行移動(dòng)操作(生物光鑷)。值得一提的是,高密度信息的激光記錄和微細機械零部件的光制造。
無(wú)論是數字記錄或是掃描記錄,還是圖像與文字的模擬記錄,激光記錄方法(光刻)都具有特別的優(yōu)勢并取得了重要突破,以數字記錄為例:①信息記錄密度高(107~108bit/cm2以上),刻錄槽寬0.7μm、深0.1μm,比磁記錄密度提高兩個(gè)數量級以上;②記錄、檢索、讀出速度快,單波道達50Mbit/s,多波道可達320Mbit/s;信息的檢索和讀出速度遠遠小于1
秒;③成本低、使用壽命長(cháng)。在微細機械零部件的光制造方面,近幾年國外已將其列為攻關(guān)項目,成為未來(lái)高新技術(shù)前期研究的熱點(diǎn)。日本采用激光技術(shù),制造出微米量級的三維“納米?!?,這說(shuō)明日本在微納量級的三維激光微成型機制上已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展。北京工業(yè)大學(xué)激光工程研究院應用準分子激光,通過(guò)掩模方法,已經(jīng)加工出10齒/50μm和108齒/500μm的微型齒輪。
?。?)效率高的自動(dòng)流程切割
由于激光輸出的可控制性,使激光切割過(guò)程能夠通過(guò)軟件實(shí)行自動(dòng)化流程的智能控制。根據生產(chǎn)性質(zhì)的需要,既可實(shí)行加工臺的定位控制亦可通過(guò)激光的光纖傳輸實(shí)行加工頭的機器手定位控制,從而實(shí)現快速的自動(dòng)化、智能化激光切割。比如,汽車(chē)車(chē)身覆蓋件的三維定位切割、車(chē)身骨構架的切割、齒輪盤(pán)及其他零部件的切割等,已形成激光加工、組裝一條龍的生產(chǎn)線(xiàn)。
激光切割單元自動(dòng)化和無(wú)人化,為了提高生產(chǎn)率和節省勞動(dòng)力,目前激光切割正向著(zhù)激光切割單元(FMC)和無(wú)人化、自動(dòng)化方向發(fā)展。發(fā)展這種單元自動(dòng)化系統,必須依賴(lài)于現今的自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)及計算機生產(chǎn)輔助管理系統技術(shù)等。國外已有各種各樣的激光切割單元可供應市場(chǎng),并有由6臺大型激光切割機為核心組成的無(wú)人化的切割生產(chǎn)線(xiàn)在工廠(chǎng)運行。
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