激光切割工艺在机械加工中的应用研究

李云龙 李承华

摘 要： 随着我国科技水平的快速提升，各种类型的工艺技术手段应时而生，激光作为信息时代下的新型加工工艺，有着较高的工作效率与质量，产品生产质量、生产率等都有所提升，对于机械加工的进一步优化与完善有着重要意义，为整体产业发展提供充足动力。本文将结合实际情况，对激光切割工艺在机械加工中的有效应用及其今后的发展趋势进行详细分析，以期为今后开展的有关工作提供借鉴与参考。

关键词： 激光切割工艺;机械加工;应用

【中图分类号】TN249 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.180

与传统的加工形式相比，激光切割的精确性更高，能够减少人工操作上的失误，提高生产效率。目前，激光切割工艺技术在机械制造加工、轻工、电器、电子等领域都有着广泛应用，应用面较广。然而，从整体上来看这一工艺还处于发展阶段，具有一定的可发展空间。因此，联系实际分析激光切割工艺在机械加工中的应用与发展趋势是十分必要的。

1 激光切割工艺概述

切割工艺已经经过了半个世纪的发展历程，各项技术逐渐走向成熟，然而由于我国在这一方面的研究、起步较晚，在技术应用方面较为落实，无法与西方先进国家相比，需要在今后作出进一步研究。在实际应用的过程中，激光切割采用激光束聚焦成最小直径可小于0.10mm的光点，使焦点处功率密度超过106W/cm2;这时光束输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射的热量，材料很快被加热至气化程度，蒸发形成孔洞;随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝，切口宽度一般为0.10～0.20mm。根据这一技术自身特征来看，主要具有以下优势：（1）精确度高，能够精准定位0.05mm，重复定位的精确度也能控制在0.02mm左右，切缝窄，且在切割完成以后还能保证平面光滑，不会对原本的工件造成损伤;（2）由于激光加工不需要使用模具，因此可以减少企业、生产厂家在模具方面的投资，减少换模时间，从而在最大程度上减少加工费用，降低整体的生产成本;（3）激光切割技术能够实现无人现场操作，自动完成切割，减少有害物质对人体机能造成的影响，为生产操作人员营造了更为良好的工作环境[1]。

2 激光切割工艺在机械加工中的应用

基于上述分析，根据原理、激光器不同，激光切割工艺能够分为多种类型，在实际应用中需要充分考虑到不同激光切割工艺的特点进行合理应用，保证机械加工质量与效率。

（1）金属材料加工：就目前的激光切割技术的应用情况来看，只停留在薄钢板材料切割加工方面，传统厚度较大的钢板仍然需要传统技术进行处理。因此，在对金属材料进行加工时，通常会使用输出功率2kW、二氧化碳激光器，这种机械能够切割厚度在8mm以内的不锈钢、12mm厚度以内的普碳钢，且能够较好的控制精度[2]。随着贼合一技术的发展，金属材料切割将不会受到局限性因素的影响，激光切割技术应用也会更加频繁，但仍然要注重发展大幅面、大厚板，这样才能真正取代传统的加工方式，提高生产质量与效率。

（2）非金属材料加工：一般情况下非金属材料加工大致还可以分为合成材料与有机材料加工等类别。在对这些材料进行加工时，电容传感器通常是处在关闭的状态，降低机械模式测定焦点高度[3]。与金属材料相比，非金属材料的吸光性较好，也正是在这一特点的影响下，激光切割技术在这些材料切割中效率往往能进一步提升，主要涉及到的切割技术有模板加工、手工宝石打轴孔等，针对材料不同更是需要选择不同的气体，气压应尽可能控制在0.5bar，常见的非金属材料可以按照已有的参数完成切割加工，比如在加工塑料时，可以选择功率500W的激光加工方式，切割速度控制在0.5m/min，材料的厚度控制在20mm，切口宽度应在1mm左右，在此基础上考虑到生产要求与产品标准，适当进行调整，保证塑料产品能够满足实际需求[4]。

3 激光切割技术今后的发展趋势

就目前的发展现状来看，激光切割技术虽然具有较大优势，但普及程度不高，且在部分加工方面加工效果无法达到预期要求。因此在今后发展的过程中，激光切割技术的应用必将成为一个重要的研究方面，对于我国机械制造业发展而言有着重要影响[5]。一方面，激光切割本身就是一种较为先进的切割技术，成本低、精度高，这些优势将会在今后发展的过程中更为突出，运转速度更快、自由程度更高，能够满足多种不同类型的切割需求，机械运转也会更加智能;另一方面，为了满足一些汽车、航空工业立体工件切割的实际需求，三维激光切割机也会有所发展，研制出多种5轴机和6轴机，正向高效率、高精度、多功能和高适应性方向发展。此外，为了减少特殊材料可能对才操作人员身体健康带来的影响，并实现无人操作，除了开发激光切割技术本身以外，机器人开发也成为重点，为了适应激光切割技术发展，机器人的成熟度、应用范围也不断拓展，加快了激光切割技术在应用与普及进程。

结束语：综上所述，目前激光切割技术的应用日益广泛，为机械加工质量的全面提升创造了有力条件。在应用的过程中，需要结合加工材料来调整应用方法，通常都是分为加工金属材料与非金属材料两种，有着精度高、切缝窄的特点与优势，且能够降低加工费用，但由于这一技术尚未发展成熟，在实际应用的过程中存在一些不足之处，部分加工时刻激光切割技术难以达到预期效果，自身机械成本较高，为其普及带来一定阻碍，而随着科技水平的快速提升，这一技术也会更为完善，加快激光切割技术的推广与普及。

参考文献

[1] 趙洪刚，刘彦龙，孙耀星，等.激光切割工艺参数对切割樟子松切缝效率的影响[J].南京林业大学学报（自然科学版），2016，40（6）：203-206.

[2] 冯巧波，赵旺初.304不锈钢激光切割加工表面质量的研究[J].煤炭技术，2017，36（12）：296-298.

[3] 李洪利，刘骏，刘喜旺，等.基于光纤激光切割机的收获机械产能提升及工艺优化[J].拖拉机与农用运输车，2018，45（4）：61-63，66.

[4] 李贺德，李德明，丁志远.激光切割在工程机械板材件生产中的典型应用[J].金属加工（热加工），2017，（4）：21-23.

[5] 付奇奇，董平.论激光加工技术在农机制造中的应用及展望[J].科技创新导报，2017，（6）：40-41.