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CO2激光切割機在工業中的應用
文章導讀：
用剪床下料成形復雜零件大批量的采用沖壓,單件的采用振動剪。七十年代后,為了改善和提高火焰切割的切口質量,又推廣了氧乙烷精密火焰切割和等離子切割。為了減少大型沖壓模具的制造周期,又發展了數控步沖與電加工技術。各種切割下料方法都有其有缺點,在工業生產中有一定的適用范圍。
CO2激光切割機技術比其他方法的明顯優點是：
（1）切割質量好。切口寬度窄（一般為 0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距誤差0.1--0.4mm,輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra為 12.5--25μm）,切縫一般不需要再加工即可焊接。
（2）切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min；2mm 厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min,熱影響區小,變形極小。
（3）清潔、安全、無污染。大大改善了操作人員的工作環境。當然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超過電加工；就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優點足以證明：CO2激光切割機已經和正在取代一部分傳統的切割工藝方法,特別是各種非金屬材料的切割。它是發展迅速,應用日益廣泛的一種先進加工方法。
九十年代以來,由于我國社會主義市場經濟的發展,企業間競爭激烈,每個企業必須根據自身條件正確選擇某些先進制造技術以提高產品質量和生產效率。因此CO2激光切割技術在我國獲得了較快的發展。
CO2激光切割機的工業應用
世界第一臺CO2激光切割機是二十世紀七十年代的誕生的。三十多年來,由于應用領域的不斷擴大,CO2激光切割機不斷改進,目前國際國內已有多家企業從事生產各種CO2激光切割機以滿足市場的需求,有二維平板切割機、三維空間曲線切割機、管子切割機等。根據美國激光工業應用權威雜志“Industrial Laser Solution”2000年度報告統計：1999年全世界共銷售的激光切割系統（主要是CO2激光切割系統）為3325臺,共11.74億美元。據不完全統計我國目前每年生產CO2激光切割機近100臺,共1.5億元人民幣。雖然激光切割的發展趨勢較快,但應用水平與發達國家相比差距較大。至2003年我國已在工業生產中使用的CO2激光切割系統累計已達500臺左右,約占全世界正運行系統總量的1.5%。
CO2激光切割機的購置者主要是兩類單位：
一類是大中型制造企業,這些企業生產的產品中有大量板材需要下料、切料,并且具有較強的經濟和技術實力；
另一類單位是加工站（國外稱Job Shop）,加工站是專門對外承接激光加工業務的,自身無主導產品。它的存在一方面可滿足一些中小企業加工的需要；一方面在初期對推廣應用激光切割機起到宣傳示范的作用。
1999年美國全國共有激光加工站2700家,其中51%從事激光切割工作。八十年代我國激光加工站主要從事激光熱處理工作,九十年代后,激光切割機及攻站逐步增加。在此基礎上隨著我國大中型企業體制改革的深入和經濟實力的增強,越來越多的企業將采用CO2激光切割機。
從目前國內應用情況分析,CO2激光切割機廣泛應用于<12mm厚的低碳鋼板、<6mm厚的不銹鋼板及<20mm厚的非金屬材料。對于三維空間曲線的切割,在汽車、航空工業中也開始獲得了應用。
目前適合采用CO2激光切割機的產品大體上可歸納為三類：
第一類：從技術經濟角度不宜制造模具的金屬鈑金件,特別是輪廓形狀復雜,批量不大,一般厚度<12mm的低碳鋼、<6mm厚的不銹鋼,以節省制造模具的成本與周期。已采用的典型產品有：自動電梯結構件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣柜、開關柜、紡織機械零件、工程機械結構件、大電機硅鋼片等。
第二類：裝飾、廣告、服務行業用的不銹鋼（一般厚度<3mm）或非金屬材料（一般厚度<20mm）的圖案、標記、字體等。如藝術照相冊的圖案,公司、單位、賓館、商場的標記,車站、碼頭、公共場所的中英文字體。
第三類：要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應用的典型零件是包裝印刷行業用的模切版,它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽,然后在槽中鑲嵌刀片。使用時裝在模切機上,切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國內近年來應用的一個新領域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進入抽油泵,在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出<0.3mm寬的均勻切縫,起割穿孔處小孔直徑不能>0.3mm,切割技術難度大,已有不少單位投入生產。
國外除上述應用外,還在不斷擴展其應用領域。
（1）采用三維激光切割系統或配置工業機器人,切割空間曲線,開發各種三維切割軟件,以加快從畫圖到切割零件的過程。
（2）為了提高生產效率,研究開發各種專用切割系統,材料輸送系統,直線電機驅動系統等,目前切割系統的切割速度已超過100m/min。
（3）為擴展工程機械、造船工業等的應用,切割低碳鋼厚度已超過30mm,并特別注意研究用氮氣切割低碳鋼的工藝技術,以提高切割厚板的切口質量。因此在我國擴大CO2激光切割機的工業應用領域,解決新的應用中一些技術難題仍然是工程技術人員的重要課題。
