激光加工技术在机械制造中的应用研究

郭松

摘 要：机械制造业在我国属于支柱产业，在社会经济发展中有着不可或缺的重要作用，它的发展潜力非常巨大，前景广阔。要想实现强国梦想，在世界发展中占有一席之地，相关机械制造企业应该自主创新，确保生产高质量的产品。自主创新的一个重要方面就是进行技术创新，这也包括激光加工技术这一国际公认的先进技术。持续改进与完善激光加工技术，即可有效促进机械制造业的发展。

关键词：激光加工;机械制造;激光切割;激光焊接

引言

随着我国科学技术的进步发展，使得机械制造行业得到了快速的发展，但是传统的机械制造方式不能很好的满足一些模具制造的要求，而且由于机械模具的制造周期较短，且制作过程复杂，对相关的生产技术要求较高。因此，为了满足实际的生产需求，可以将数控加工技术合理的应用在机械加工制造过程中，能够有效的提高机械模具的生产质量和效率，广泛的应用在机械工厂当中，同时促进了机械制造行业的稳定发展。由此可见，对数控加工技术在机械加工制造中的应用方法进行研究具有重要的意义。

1现代激光制造加工技术

现代工程制造业所使用的激光加工技术是采用大功率激光电源，以“光能源”与“光工具”作为主要加工模式对传统的机械制造材料进行加工，同时提高整个工程流水线的工作效率，引领现代机械加工制造行业进入激光制造时期。相比传统切割、焊接、热处理工艺，激光制作提升了传统制造业的技术上限，带来新的技术变革，它可以解决现代高精度要求的材料加工，且具备易于操作，高柔性，高效率等特点。其次与传统制作工艺相比，激光加工技术对能源的使用效率更为有效，更为符合现代新时代，新能源，新科技的理念。例如在现代高端汽车精密器件制造，航空航天材料高要求部件加工过程中，激光加工技术被广泛应用。目前我国的工程制造业因规模庞大，已经在全球制造业占据一席之地，但论起整体工程制造业水平，我国仍然称不上是工程制造强国。因此需要开发更多的高新技术，提高现代制作业效率，提高产品的设计能力创新能力，而激光加工技术作为我国现代工程制造加工技术中较为重要的一环，毫无疑问，谁先掌握了这门关键的技术，谁就能在国内与国际的竞争中占据更多的市场份额。

2激光加工技术在机械制造中的应用研究

2.1激光加工技术在焊接领域的应用

传统的工程机械焊接技术大多数采用的是气体保护焊、埋弧焊或氩弧焊等焊接方式，焊接出来的产品往往存在着飞溅多、变形量大等质量缺陷，另外产生的焊接弧光、灰尘也会危害操作人员的身心健康。随着技术的发展，工业制品生产企业也在就如何提升焊接质量、效率以及减少人工作业方面做了大量的工作，逐渐把汽车工业白车身的机器人焊接、流水线以及柔性制造理念引入到工程机械焊接工序。

2.2激光加工技术在板材切割下料领域的应用

激光切割是利用激光振荡器输出的激光光束通过聚焦镜聚焦，产生的高密度能量照射在材料上使之熔化蒸发而进行的切割方法。与生产中常用的热切割法（火焰、等离子等）相比，因为单位面积的能量大，所以能进行切割割缝较小的高精度产品。例如，某公司下料中心拥有精细等离子切割、光纤激光切割、平板坡口切割、管相贯线切割、钻切复合一体机、型钢切割六大类设备100余台，为工程机械厂家卡特、小松、约翰迪尔以及国内工程机械以及权属子公司产品下料，同时服务于当地配套企业的需求。其中包含三台二维激光切割机、两台三维激光切割机。激光下料产品涉及几乎所有工程机械大类使用的机罩、油箱、驾驶室等零部件产品，厚度以1～25mm板或型材为主，切割材料为从普材Q235A至1000MPa高强度板，每年下料能力达到2万t。目前，工程机械板材加工行业内的主流技术产品所使用的激光切割机有两种，分别为CO 2 激光切割机和光纤激光切割机。CO 2 激光切割机为早期产品，技术没有光纤激光先进，波长约为光纤的1/10。传播一般是在与外界空气隔离的光路内进行，光纤激光在光纤中传播，通过性更好，能量束更高，从而热影响更小，切割线更窄，有利于提高下料效率、材料利用率和板材下料的热变形等。

2.3在模具分类中的应用

在机械模具加工制造的过程中，由多个工序构成，这也就需要加工人员对机械模具进行科学的分类，然后在机械加工的准备阶段，根据实际的需求科学的选择数控机床，从而保证机械加工制造过程的顺利进行。因此，相关的制造人员需要对模具的构图、参数、图纸等进行详细的了解与分类，同时按照模具加工的实际需求对使用的机械模具进行精细的配比，这样才能保证模具生产过程的合理化，从而大大的节省处理时间。除此之外，数控机床主要包括数控切割、数控电火花以及数控车削等等，能够满足机械模具生产制造的需求。

2.4激光熔覆技术的應用

机械再制造近年来呈现迅速发展势头，一方面国家提倡绿色制造，主张节能降耗;另一方面经过再制造的机械产品有不亚于新品的性能，而价格却大约只有新品的2/3，能得到用户的认可，而企业的制造成本仅有50%左右，也愿意从事再制造。零部件的再制造，主要是对某些密封件、易损件进行更换，对机构磨损给予修复，而这其中需用到的最重要技术就是激光熔覆技术，即高效激光堆焊技术。激光熔覆技术的基本原理是使高功率与高密度的激光束作用于基体表面，使之出现一层微熔层，预置直特定成分的熔合金粉，也可同步添加，以此均匀修复受到磨损的零部件，这是一种增材制造技术。激光熔覆技术的灵活性较强，零部件的堆焊区域与材料是可选的，并且性能也具有可选性，为差异化定制产品提供了强有力的技术支撑。

3激光切割技术未来的发展方向

现代激光制作加工技术与现代传统的切割焊接处理技术相比较，激光加工制造行业具备着诸多优势，例如技术人员可以将工件随意摆放，不需要进行人为的操作加工，提高了员工工作的安全性。此外在进行一些铝金合板的操作过程中，其速度要远远高于现在的机械切割速度。工件相比较原来，质量也得到显著提升。激光切割技术只需要在前期制定好相应的切割模式与与模具，辅以计算机控制，就可以使程序自己执行，最后得到误差率近乎为零的加工部件，而在我国激光加工技术的起步还是较晚，相对发展较于西方和国际一流水平也有较大的差距，其中在一些关键性的技术例如激光电源等，我国仍然存在着诸多的不足以及缺陷，企业使用激光切割技术也仅限于小规模，精密性元器件切割，对于一些普遍的切割技术还是采用传统的机械切割焊接。因此激光制造加工技术的主要未来发展趋势是智能化，自动化。在未来切割焊接热处理必将成为一个整体，他们会在人工智能控制下进行统一化的流水线操作模式，而多功能的激光切割中心是未来机械制造的核心。

结语

随着“中国制造2025”规划的实施，激光加工技术以其无法比拟的优势，成为推动工程机械产业转型升级的重要工具。在互联网+、5G等信息化技术大量引入之后，激光加工制造也开始向智能化制造转型。在国家大力提倡企业坚持技术创新的背景下，国产激光生产厂家将不断加大研发投入，为市场提供性价比更高的激光设备，从而带动新兴领域和传统制造工艺革新，也为未来工程机械制造业激光加工技术的更加广泛应用提供了技术支持。

参考文献：

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