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什么是激光切割机？

目前激光切割机是钣金成型机行业中最受欢迎的金属切割机。 2010年以来，随着光纤激光切割机在国内的技术突破，激光切割机的价格大幅下降，越来越多的客户选择购买激光切割机来代替其他传统的金属切割机，如等离子切割机、 剪板机 以及水刀切割机等。

激光切割机简介

激光切割机将激光器发出的激光通过光路系统聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射工件表面，使其达到熔化或沸点，同时与光束同轴的高压气体吹走熔化或汽化的金属。

当光束相对于工件移动时，最终在材料中形成切缝，从而达到切割的目的。

激光切割加工用不可见的光束取代了传统的机械刀片。具有精度高、切割速度快、不受切割图案限制、自动排版节省材料、切割光滑、加工成本低等特点。它将逐步改进或取代传统的金属切削设备。

激光切割机的主要特点

激光刀片的机械部分不与工件接触，因此在运行过程中不会对工件表面造成划伤。
激光切割速度快，切口光滑平整，一般不需要后续加工。
切割热影响区小，板材变形小，切缝窄（0.1mm~0.3mm）。
切口无机械应力，无剪切毛刺。
加工精度高，重复性好，不损伤材料表面。
CNC编程可加工任意平面图纸，无需模具即可切割大型整板，经济省时。

激光切割机原理

激光是一种光，与其他自然光一样，是由原子（分子或离子等）跃迁产生的。但它与普通光不同的是，激光仅依靠很短时间的自发发射，后续过程完全由激发辐射决定。因此，激光具有非常纯的颜色、几乎没有发散的方向性、极高的发光强度、高相干性。

激光切割是利用激光聚焦产生的高功率密度能量来实现的。激光在计算机的控制下，通过脉冲放电，输出受控重复的高频脉冲激光，形成一定频率和脉冲宽度的光束。脉冲激光束通过光路传输和反射，通过聚焦透镜组聚焦在被加工物体表面，形成精细、高能量密度的光斑。焦点位于待加工表面附近，瞬间在高温下使被加工材料熔化或汽化。每个高能激光脉冲瞬间在物体表面喷射出一个小孔。在计算机控制下，激光加工头与被加工材料按照预先绘制的形状连续相对运动，从而将物体加工成所需的形状。

切割时的工艺参数（切割速度、激光功率、气体压力等）和运动轨迹由数控系统控制，切割点的熔渣在一定压力下被辅助气体吹走。

激光切割机组成部分

激光切割机系统一般由激光发生器、（外部）光束传输部件、工作台（机床）、微机数控柜、冷却器、计算机（硬件和软件）等组成。

1）机床主机部分：激光切割机的机床部分，是实现X、Y、Z轴运动的机械部分，包括切割工作平台。用于放置被切割的工件并按照控制程序正确、准确地移动，通常由伺服电机驱动。

2）激光发生器：产生激光光源的装置。对于激光切割的使用，除少数场合采用YAG固体激光器外，2010年之前绝大多数采用电光转换效率高、能够输出高功率的CO2气体激光器。对于激光切割中的光束质量来说，并不是所有的激光器都可以用于切割。高斯模式适用于1500W以下的CO2激光器、100W-3000W之间的低阶模CO2激光器、3000W以上的多模CO2激光器。然而，2010年以后，自从光纤激光器在我国得到发展以来，C02激光切割机逐渐被 F伊贝尔激光切割机。目前光纤激光切割机已成为激光市场的主流选择。

3）外部光路：用于将激光引导至所需方向的折射镜。为保证光路不发生故障，所有反射镜必须加防护罩保护，并通入清洁的正压保护气体，以保护镜片免受污染。一组高性能透镜将没有发散角的光束聚焦成无限小的光斑。一般使用焦距为5.0英寸的镜头。 7.5英寸镜片仅用于厚度>12mm的材料。

4）数控系统：控制机床实现X、Y、Z轴运动，同时也控制激光器的输出功率。

5）稳压电源：连接激光器、数控机床、供电系统之间。主要起到防止外部电网干扰的作用。

6）切割头：主要包括腔体、聚焦镜座、聚焦镜、电容传感器、辅助气嘴等部件。切割头驱动装置用于按照程序驱动切割头沿Z轴方向移动，由伺服电机和丝杠或齿轮等传动部件组成。

7）操作控制台：用于控制整个切割装置的工作过程。

8) 冷却装置：用于冷却激光发生器。激光器是一种将电能转化为光能的装置。例如，CO2气体激光器的转换率通常为20%，剩余能量转换为热量。冷却水带走多余的热量，维持激光发生器的正常工作。冷却装置还对机床的外光路反射镜和聚焦镜进行冷却，确保稳定的光束传输质量，有效防止因镜片温度过高而导致的变形或爆炸。

9）气瓶：包括激光切割机的工作介质气瓶和辅助气瓶，用于补充激光振动的工业气体和供给切割头的辅助气体。

10）空气压缩机和储罐：提供和储存压缩空气。

11）空气冷却干燥器和过滤器：用于向激光发生器和光路提供洁净的干燥空气，以维持光路和反射镜的正常工作。

12）废气除尘器：提取加工过程中产生的烟尘，并进行过滤，确保废气排放符合环保标准。

13）除渣机：清除加工过程中产生的边角料和废料。

激光发生器

CO2气体激光器

自从引入用于切割金属板材的激光技术以来，CO2 激光器在 1995 年至 2005 年期间一直占据市场主导地位。 CO2激光光源需要大量的能量来激发氮分子与CO2分子（激光气体）碰撞，促使它们发射光子，最终形成可以切割金属的激光束。谐振腔内的分子活动释放光和热，这需要冷却系统来冷却激光气体。这意味着冷却过程中需要消耗更多的能量，进一步降低了能源效率。

光纤激光器

从2010年开始，光纤激光器技术取得突破，光纤激光器开始主导激光切割市场。使用光纤激光器的机器占地面积更小，激光源和冷却系统的体积也更小；没有激光气体管道，无需调整镜片。功率2kw或3kw的光纤激光源仅需要4kw或6kw CO2激光源能耗的50%即可达到相同的性能，速度更快，能耗更低，对环境影响更小。目前，越来越多的激光切割机厂推出10000瓦级别 板材光纤激光切割机，可成为等离子切割机或火焰切割机的替代品。

光纤激光器使用固态二极管来泵浦双包层掺镱光纤内的分子。受激发射光多次穿过纤芯，然后通过传输光纤形成激光输出到切割聚焦头。由于分子之间的所有碰撞都发生在光纤内，因此不需要激光气体，从而导致所需能量显着减少 - 约为 CO2 激光器的三分之一。由于产生的热量较少，冷却器的体积可以相应减小。综上所述，在达到相同性能的情况下，光纤激光器的整体能耗比CO2激光器低70%。

激光切割机的市场前景

激光切割机的市场前景广阔，主要得益于以下因素：

制造业的消费者需求和技术发展：随着工业4.0和人工智能等技术的发展，激光切割机将实现自动化和数字化加工操作，提高加工效率和精度。
激光光源技术创新：激光切割机的切割速度和成本将得到提高，工业光纤激光器和盘式激光器的快速发展将带来技术变革。
应用领域广泛：激光切割机适用于切割各种材料，包括金属和非金属材料，广泛应用于汽车、航空航天、电子通讯、计算机等领域。
4、未来市场预期：预计到2025年全球激光切割机市场规模将达到100亿美元，其中中国市场规模达到40亿美元，市场需求将继续保持高速增长。

综上所述，激光切割机的市场前景非常广阔，具有广阔的应用前景，将成为未来智能制造时代的关键技术之一。

行业应用

金属激光切割机的应用非常广泛，涵盖了很多行业，是很多企业的必备设备之一。其中有广告标牌制作（主要是不锈钢标识和标识切割）、钣金加工（钣金加工基本包括所有金属材料，一般包括折弯、抛光等，切割是其中最重要的工序之一）、机箱、机柜的生产（通常涉及碳钢或不锈钢，主要涉及折弯和切割两种切割工艺）、弹簧板（属于精密加工工艺）、地铁部件、电梯外壳、机械设备外壳和厨房用具（主要是不锈钢）。广泛应用于钣金加工、广告标牌制作、高低压电器柜制作、机械配件、厨具、汽车、机械、金属工艺品、锯片、电器配件、眼镜行业、弹簧片、电路板、电热水壶、医疗微电子、五金、刀量具等行业。

激光加工技术在广告行业的应用主要包括激光切割和激光雕刻两种工作方式。

激光雕刻

激光雕刻：主要在物体表面进行，分为位图雕刻和矢量雕刻两种：

位图雕刻：我们首先将需要雕刻的图形挂在Photoshop中，并将其转换为单色BMP格式。然后，我们在专用的激光雕刻切割软件中打开图形文件。根据我们加工的材料，我们可以设置适当的参数，然后点击运行。激光雕刻机会根据图形文件生成的点阵效果进行雕刻。

矢量雕刻：使用Coreldraw、AutoCad、Illustrator等矢量软件进行版面设计，将图形导出为PLT、DXF、AI格式、打标机，然后用专门的激光切割雕刻软件打开图形文件并进行雕刻。将其转移至激光雕刻机进行加工。

在广告行业，主要适用于木板、双色板、有机玻璃、彩纸等材料的加工。

激光切割

激光切割：我们可以理解为边缘的分离。对于这样的处理目的，我们应该首先在CORELDRAW和AUTOCAD中将图形转换为矢量线，使用气动打标机，然后将其保存为相应的PLT和DXF格式。使用激光切割机操作软件打开文件，根据我们加工的材料设置能量和速度参数，然后运行。激光切割机收到电脑指令后，会按照软件生成的飞行路径自动进行切割。例如，现有的激光切割机可以通过在计算机上绘制模板并将其直接输入计算机来自动切割图案。现有的激光切割机一般都自带硬盘，可以输入海量数据源。

激光切割机包括3种主要类型。 板材激光切割机 用于切割金属板材。 管材激光切割机 是激光切割机专业切割管材和管道。 板材和管材激光切割机 集以上两种功能于一体，可在一台机器上同时切割板材和管材。