1 )激光束位置不變，工作臺(tái)作X、Y方向移動(dòng)，這樣光路調(diào)整方便，導(dǎo)光系統(tǒng)能量損失少。

2 )各傳遞光束部件均設(shè)置調(diào)整環(huán)節(jié)，能迅速、準(zhǔn)確而方便地調(diào)整光束。

3)各坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)采用直流伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠副，并且各導(dǎo)軌分別采用聚四氟乙烯塑料及直線袞動(dòng)導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)靈話，低速無爬行，保證了較高的定位精度。

4)數(shù)控裝置采用FANUC-BESK3M型系統(tǒng)，使主機(jī)操作及輔助功能控制與系統(tǒng)做成一體化，操作方便。

5)系統(tǒng)配備有CRT顯示器及示教功能，編程簡便迅速。

激光加工中，多數(shù)采取固體激光器和氣體激光器。固體激光材料有紅寶石，銨玻璃和摻釔釹鋁石榴石(YAG)；氣體激光材料有CO₂、氦-氖和氬離子等。激光加工常用YAG (只達(dá)600W )和CO₂(可達(dá)25kW)激光器。

由于激光加工的功率密度高，可用于加工金屬、有機(jī)和無機(jī)材料等幾乎所有的材料，但是對(duì)于透明材料需要采取一些色化和打毛措施，才利于加工；對(duì)于銅、鋁及其合金等制成的熱導(dǎo)率和反射率高的工件，激光加工的效果變差，但YAG激光波長較短，在金屬表面上引起反射要比CO₂激光少。

激光加工機(jī)主要由激光器、光學(xué)系統(tǒng)、電源及數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)組成，是典型的光、機(jī)、電一體化設(shè)備。激光器是影響激光加工能力和質(zhì)量的主要部件，它的任務(wù)是把電能轉(zhuǎn)變成光能，產(chǎn)生所需光束；光學(xué)系統(tǒng)將光束聚焦并調(diào)焦，將激光器輸出的激光束引導(dǎo)到工件上；數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)加工工藝要求，進(jìn)行電壓控制、時(shí)間控制等；機(jī)械系統(tǒng)包括床身、工作臺(tái)及輔助系統(tǒng)等。

1)當(dāng)能量密度極高的激光照射在被加工表面時(shí)，光能被加工表面吸收并轉(zhuǎn)換成熱能，使照射斑點(diǎn)的局部區(qū)城溫度迅速升高，瞬時(shí)急劇熔化和蒸發(fā)，并形成小凹坑。

2)同時(shí)開始熱擴(kuò)散，使斑點(diǎn)周圍的材料熔化，隨著激光能量連續(xù)吸收，凹坑中金屬蒸汽迅速膨脹、壓力驟增、熔融物質(zhì)高速外噴。

3)熔融物的高速噴射所產(chǎn)生的反沖壓力，又在工件內(nèi)部形成一個(gè)方向性很強(qiáng)的沖擊被，使熔化物質(zhì)爆炸式的噴射去除。

激光加工，在汽車、航空、宇航、 電子、機(jī)械和輕工等方面的應(yīng)用愈來愈廣，有向復(fù)合化加工發(fā)展的趨勢(shì)，即利用激光加工的“光-熱”作用，將材料的加工、熱處理、激光化學(xué)等結(jié)合起來，形成過去傳統(tǒng)加工方法難以實(shí)現(xiàn)的微光復(fù)合加工技術(shù)。激光加工不需要工具，它是非接觸加工，加工速度快，生產(chǎn)率高，打一個(gè)小孔的時(shí)間約需0.1s，熱影響區(qū)域小，熱變形也小。激光束傳遞方便，易于控制，便于與機(jī)器人、數(shù)字控制、自動(dòng)檢測(cè)等技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工和構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)，成為迅速發(fā)展的一種先進(jìn)加工技術(shù)。

中文名稱

超聲加工機(jī)床

英文名稱

ultrasonic machine tool

定　　義

用超聲加工方法加工工件的特種加工機(jī)床。

應(yīng)用學(xué)科

機(jī)械工程（一級(jí)學(xué)科），切削加工工藝與設(shè)備（二級(jí)學(xué)科），特種加工機(jī)床（三級(jí)學(xué)科）

根據(jù)激光發(fā)生器的大小，切割厚度在0.1~20mm左右一般都不超過10mm，否則投入成本太大，該設(shè)備投資成本在所有的切割方式中是最高的，而且不是高了一點(diǎn)點(diǎn)，使用維護(hù)成本也相當(dāng)高，切割材料范圍較大。

數(shù)控水射流切割機(jī)（簡稱水刀），一般切割厚度都小于20mm，采用高壓水射流并加入磨料(金剛砂或石榴石)的方式切割，切割材料范圍是最廣的，幾乎沒有切不了的東西，設(shè)備投資成本僅次于激光，使用成本也較高，因?yàn)樗械哪チ隙际且淮涡缘模眠^一次就排放到大自然中去了，因此帶來的環(huán)境污染也比較嚴(yán)重。

技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及需突破的共性關(guān)鍵技術(shù)

3.1 國外數(shù)控激光切割技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

目前，國際上有代表性的激光切割設(shè)備制造商有：德國通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美國WHITNEY公司和日本TANAKA公司等，他們的代表性技術(shù)如表1。這些國際知名公司已陸續(xù)開發(fā)出了大功率、大幅面、高速、飛行光路，三維立體、數(shù)控自動(dòng)的激光切割機(jī)，并且每年都在推出新的機(jī)型。如百超2002年推出加速度2g，2007年推出3g的高速機(jī)床，技術(shù)發(fā)展之迅速可見一斑。

隨著激光切割的逐步普及，市場要求進(jìn)一步提高切割效率(高速切割)、降低待機(jī)時(shí)間(自動(dòng)上下料系統(tǒng))、擴(kuò)大應(yīng)用面(向三維立體切割、厚板、高反射材料發(fā)展)、降低運(yùn)行成本(降低電耗)等。國外激光切割技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)有：

3.1.1 高速度

在設(shè)備的運(yùn)行速度上，目前多家企業(yè)競相開發(fā)高速高精度切割機(jī)，用以取代機(jī)械沖床，例如瑞士百超激光有限公司推出的BYSPEED機(jī)型，切割速度可達(dá)40m/min，加速度為3g，可切割20 mm的不銹鋼，12mm的鋁合金和6mm的紫銅等，其電耗僅60kW，機(jī)器有效利用率可達(dá)95%，在薄板加工效率上與沖床相當(dāng)。

普瑞瑪工業(yè)公司最新推出的SYNCRONO機(jī)床則采用了一種與眾不同的全新設(shè)計(jì)理念，首次在激光切割設(shè)計(jì)中引入了并聯(lián)機(jī)床的概念，并將兩臺(tái)機(jī)床合二為一：一臺(tái)具有極高動(dòng)態(tài)性能和極輕重量的小型切割機(jī)床(切割頭)和一臺(tái)負(fù)責(zé)在大加工范圍內(nèi)移動(dòng)的大型傳統(tǒng)機(jī)床，兩者之間通過數(shù)控實(shí)現(xiàn)完美的同步運(yùn)動(dòng)和最佳的加工效率優(yōu)化。由于切割頭部分的重量極輕，故能實(shí)現(xiàn)非常高的動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)機(jī)床還采取了特殊的動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)和專門優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)控制算法，使其在高速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)軌跡光滑且完全避免了振動(dòng)。這種設(shè)計(jì)的結(jié)果使SYNCRONO機(jī)床達(dá)到了一種超乎想象的加T效率，其切割時(shí)的加速度可達(dá)6g，一分鐘內(nèi)可以切割1000個(gè)孔，幾乎比目前市場上最快的切割機(jī)還要快一倍。同時(shí)其運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)手，實(shí)際上，SYNCRONO正在開創(chuàng)一個(gè)激光切割新時(shí)代。

3.1.2 多自由度

激光切割機(jī)廣泛地應(yīng)用到復(fù)雜曲面，工件的加工，如激光切割機(jī)器人、專門用于管材切割的2.5D激光切割機(jī)、3D光纖傳輸激光切割機(jī)等。

以前的三維激光切割機(jī)只能進(jìn)行汽車內(nèi)飾件的切割，無法加工金屬?zèng)_壓件。普瑞瑪工業(yè)公司創(chuàng)造性地將電容式傳感器集成到三維激光切割設(shè)備中，使機(jī)床可以自動(dòng)適應(yīng)沖壓件彈性變形造成的誤差，從而使三維激光切割技術(shù)真正成為汽車車身加工的一種精密、靈活的加工手段，廣泛應(yīng)用于汽車、航天航空工業(yè)、工程機(jī)械、模具、健身器材、鈑金加工等制造領(lǐng)域。

3.1.3 大幅面大厚板

目前，國際上出現(xiàn)了“精密造船”的概念，美國、歐盟、日本、韓國等圍家和地區(qū)的船舶制造普遍采用高功率激光切割技術(shù)。目前國外主流大幅面激光切割機(jī)一般采取機(jī)載激光器結(jié)構(gòu)，加工幅面為3m×25m，切割板厚可達(dá)到40mm，在船舶、艦艇等行業(yè)得到越來越多的應(yīng)用。

3.1.4 智能化

進(jìn)一步把激光器與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)以及高精度和自動(dòng)化的T件定位相結(jié)合，將自動(dòng)排料、切割工藝數(shù)據(jù)庫、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程控制集成一體，把激光切割的功能部件與其他加工方法組合，制成如激光沖床等多功能加工機(jī)，更符合工廠復(fù)雜加工高效的需要，它兼有激光切割的多功能性和其他加工形式的高速高效的特點(diǎn)，可同時(shí)完成切割、打孔、打標(biāo)、劃線、成形等。2100433B

這種設(shè)備說簡單了就是一只手，用它“抓”著“切割介質(zhì)”，并控制切割的前進(jìn)方向，它的工作原理是：首先編制程序，將程序輸入數(shù)控切割機(jī)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)送前進(jìn)、后退、左、右的指令到機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速，來帶動(dòng)機(jī)床的行動(dòng)，由此而實(shí)現(xiàn)對(duì)割槍的控制。數(shù)控切割機(jī)一般配置火焰割炬、等離子割炬、激光頭、水刀等切割介質(zhì)，所以就有了數(shù)控等離子切割機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)（簡稱激光切割機(jī))、數(shù)控水射流切割機(jī)（簡稱水刀）等等。