一臺柔性光路激光坡口切割整機的成本約為數(shù)控3D激光切割機的1/2。其維護(hù)成本則遠(yuǎn)低于3D激光切割機，一直以來令人生畏的光路調(diào)整維護(hù)、3D切割頭保養(yǎng)維護(hù)都一概省略。這一技術(shù)方案為中薄板坡口切割提供了一整套完整的從激光坡口切割數(shù)控器、坡口切割機械手，到柔性光路激光器及其水冷系統(tǒng)的實用工作方案，對光纖類激光的特殊控制、激光器與工藝控制的配合、柔性光路與機械坡口切割頭的集成、光纖類激光與激光割炬的配合、乃至配用光纖類激光的冷卻方案和選型，都給出了較周全的技術(shù)考慮和實用答案。2100433B

基于光纖激光或光纖傳導(dǎo)激光的數(shù)控激光坡口切割概念機由四大關(guān)鍵技術(shù)部件組成：

（1） 澳大利亞Trivers的TNC2000LA激光坡口切割專用數(shù)控器

（2） 如岡自動化控制技術(shù)（上海）有限公司的TB-1LA擬合角坡口切割機械手

（3） 中科同益YAG光纖傳導(dǎo)激光器或阿帕奇半導(dǎo)體光纖激光器，配東露陽水冷系統(tǒng)

（4） 上海嘉強自動化的laserMech激光切割頭及高度跟蹤器

TNC2000LA激光坡口切割專用數(shù)控器在Trivers性能卓著的等離子平面以及坡口焊割數(shù)控器基礎(chǔ)上，增加了激光功率和頻率的高速平滑控制及其界面設(shè)置，在拐角、打孔的功率控制上更有精細(xì)的處理，支持多種激光類型和輸出模式，配合激光高精度位置特性的螺距補償功能，以及全面的切割氣體控制。該款數(shù)控的制造商與著名柔性光路激光供應(yīng)商中科同益和阿帕奇密切合作，針對光纖類激光的特殊性量身定做控制，并且建立和優(yōu)化加工工藝參數(shù)庫，尤其是復(fù)雜的坡口切割工藝參數(shù)，使得激光器控制得到優(yōu)化，加工質(zhì)量顯著提高。

柔性光路激光系統(tǒng)的最大優(yōu)點是免除了傳統(tǒng)機械光路的復(fù)雜性和維護(hù)困難性，使得5軸聯(lián)動的坡口切割動作完全依賴于坡口切割機械手，而無須任何光路方面的設(shè)計考量和設(shè)備投入。

上海如岡自動化的坡口切割機械手TB-1系列已在國內(nèi)外數(shù)控坡口等離子切割機上有較廣泛的應(yīng)用，TB-1LA是專用于激光坡口切割的輕載高速型坡口機械手，在精度、剛性、慣性、速度方面比其等離子坡口切割頭都有較大技術(shù)規(guī)格提升，保證了精密高速激光坡口切割的需求。

柔性傳導(dǎo)激光目前有兩大技術(shù)流派：YAG激光發(fā)生器，光纖傳輸，功率可達(dá)數(shù)千瓦，中科同益是較有代表性的一家；半導(dǎo)體光纖激光器，功率可到萬瓦，國內(nèi)目前流行的阿帕奇為行業(yè)內(nèi)廣為知曉。與傳統(tǒng)的CO2激光器相比，YAG激光用于厚板切割時發(fā)散角較大（約為CO2的兩倍），但金屬對其吸收率較好（約為CO2的3倍），用于坡口切割時通過數(shù)控和坡口切割頭對發(fā)散角進(jìn)行動態(tài)補償，同樣功率下的切割厚度高于CO2激光，采購和運行成本也遠(yuǎn)低于CO2激光器。

它要求在一個完整的工件切割中，切割高度、刀縫補償、刀口偏鋒補償、進(jìn)給速度、拐角過渡都要隨坡口角度的變化而同步實時調(diào)整，以實現(xiàn)正確的切割尺寸、坡口角度，和滿意的表面質(zhì)量。圖示1為一例典型的坡口切割工件。

目前真正商業(yè)化的坡口數(shù)控切割產(chǎn)品多為國外技術(shù)，例如德國的Esab（伊薩），Messer（梅薩），澳洲的Farley（法利萊），Trivers（競孚），日本的Koike（小池）等。這些技術(shù)采用的切割刀具多為氧焰（主要用于精度要求不高的厚板）、等離子（主要用于精度要求較高的中板）。對于精度要求很高的精密中薄板坡口切割，激光有著不可取代的優(yōu)勢。

但是長久以來激光用于板材的坡口切割一直是一項空白。絕大部分國際上的3D激光切割機主要用于薄板的三維路徑切割，由于3D光路的技術(shù)復(fù)雜性、功率局限和價格因素，3D激光頭無法在中薄板坡口切割上普及。

在2010北京埃森國際焊割設(shè)備展會上，如岡自動化控制技術(shù)（上海）有限公司采用其澳洲母公司Trivers的TNC2000LA激光坡口切割專用數(shù)控器，首次推出了基于光纖激光或光纖傳導(dǎo)激光的數(shù)控坡口切割概念機（見圖2），為中薄板精密坡口切割提供了一個高性價比和實用可靠的技術(shù)方案。

1.行星式管子切割坡口機（PESF）

2.外卡式液壓切割坡口機（PHSF/PPSF/PDSF）

⑴ 切割質(zhì)量好

①激光切割切口細(xì)窄，切縫兩邊平行并且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達(dá)±0.05mm。

② 切割表面光潔美觀，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序，無需機械加工，零部件可直接使用。

③ 材料經(jīng)過激光切割后，熱影響區(qū)寬度很小，切縫附近材料的性能也幾乎不受影響，并且工件變形小，切割精度高，切縫的幾何形狀好，切縫橫截面形狀呈現(xiàn)較為規(guī)則的長方形。激光切割、氧乙炔切割和等離子切割方法的比較見表1，切割材料為6.2mm厚的低碳鋼板。

⑵ 切割效率高

由于激光的傳輸特性，激光切割機上一般配有多臺數(shù)控工作臺，整個切割過程可以全部實現(xiàn)數(shù)控。操作時，只需改變數(shù)控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進(jìn)行二維切割，又可實現(xiàn)三維切割。

⑶ 切割速度快

用功率為1200W的激光切割2mm厚的低碳鋼板，切割速度可達(dá)600cm/min；切割5mm厚的聚丙烯樹脂板，切割速度可達(dá)1200cm/min。材料在激光切割時不需要裝夾固定。

⑷ 非接觸式切割

激光切割時割炬與工件無接觸，不存在工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需改變激光器的輸出參數(shù)。激光切割過程噪聲低，振動小，無污染。

⑸ 切割材料的種類多

與氧乙炔切割和等離子切割比較，激光切割材料的種類多，包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復(fù)合材料、皮革、木材及纖維等。但是對于不同的材料，由于自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同，表現(xiàn)出不同的激光切割適應(yīng)性。采用CO2激光器，各種材料的激光切割性能見表2。

缺點

激光切割由于受激光器功率和設(shè)備體積的限制，激光切割只能切割厚度較低的板材和管材，工件厚度的增加，切割速度明顯下降。

激光切割設(shè)備費用高，一次性投資大。

激光切割的應(yīng)用范圍

大多數(shù)激光切割機都由數(shù)控程序進(jìn)行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車制造領(lǐng)域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術(shù)都已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復(fù)雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領(lǐng)域，用激光切割加工的航空航天零部件有發(fā)動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。

激光切割成形技術(shù)在非金屬材料領(lǐng)域也有著較為廣泛的應(yīng)用。如氮化硅、陶瓷、石英等；柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等。

處于其焦點處的工件受到高功率密度的激光光斑照射，會產(chǎn)生10000°C以上的局部高溫，使工件瞬間汽化，再配合輔助切割氣體將汽化的金屬吹走，從而將工件切穿成一個很小的孔，隨著數(shù)控機床的移動，無數(shù)個小孔連接起來就成了要切的外形。由于激光切割的頻率非常高，所以每個小孔連接處非常光滑，切割出來的產(chǎn)品光潔度很高。