激光加工技術在機械制造中的應用研究

郭松

摘 要：機械制造業在我國屬于支柱產業，在社會經濟發展中有著不可或缺的重要作用，它的發展潛力非常巨大，前景廣闊。要想實現強國夢想，在世界發展中占有一席之地，相關機械制造企業應該自主創新，確保生產高質量的產品。自主創新的一個重要方面就是進行技術創新，這也包括激光加工技術這一國際公認的先進技術。持續改進與完善激光加工技術，即可有效促進機械制造業的發展。

關鍵詞：激光加工;機械制造;激光切割;激光焊接

引言

隨著我國科學技術的進步發展，使得機械制造行業得到了快速的發展，但是傳統的機械制造方式不能很好的滿足一些模具制造的要求，而且由于機械模具的制造周期較短，且制作過程復雜，對相關的生產技術要求較高。因此，為了滿足實際的生產需求，可以將數控加工技術合理的應用在機械加工制造過程中，能夠有效的提高機械模具的生產質量和效率，廣泛的應用在機械工廠當中，同時促進了機械制造行業的穩定發展。由此可見，對數控加工技術在機械加工制造中的應用方法進行研究具有重要的意義。

1現代激光制造加工技術

現代工程制造業所使用的激光加工技術是采用大功率激光電源，以“光能源”與“光工具”作為主要加工模式對傳統的機械制造材料進行加工，同時提高整個工程流水線的工作效率，引領現代機械加工制造行業進入激光制造時期。相比傳統切割、焊接、熱處理工藝，激光制作提升了傳統制造業的技術上限，帶來新的技術變革，它可以解決現代高精度要求的材料加工，且具備易于操作，高柔性，高效率等特點。其次與傳統制作工藝相比，激光加工技術對能源的使用效率更為有效，更為符合現代新時代，新能源，新科技的理念。例如在現代高端汽車精密器件制造，航空航天材料高要求部件加工過程中，激光加工技術被廣泛應用。目前我國的工程制造業因規模龐大，已經在全球制造業占據一席之地，但論起整體工程制造業水平，我國仍然稱不上是工程制造強國。因此需要開發更多的高新技術，提高現代制作業效率，提高產品的設計能力創新能力，而激光加工技術作為我國現代工程制造加工技術中較為重要的一環，毫無疑問，誰先掌握了這門關鍵的技術，誰就能在國內與國際的競爭中占據更多的市場份額。

2激光加工技術在機械制造中的應用研究

2.1激光加工技術在焊接領域的應用

傳統的工程機械焊接技術大多數采用的是氣體保護焊、埋弧焊或氬弧焊等焊接方式，焊接出來的產品往往存在著飛濺多、變形量大等質量缺陷，另外產生的焊接弧光、灰塵也會危害操作人員的身心健康。隨著技術的發展，工業制品生產企業也在就如何提升焊接質量、效率以及減少人工作業方面做了大量的工作，逐漸把汽車工業白車身的機器人焊接、流水線以及柔性制造理念引入到工程機械焊接工序。

2.2激光加工技術在板材切割下料領域的應用

激光切割是利用激光振蕩器輸出的激光光束通過聚焦鏡聚焦，產生的高密度能量照射在材料上使之熔化蒸發而進行的切割方法。與生產中常用的熱切割法（火焰、等離子等）相比，因為單位面積的能量大，所以能進行切割割縫較小的高精度產品。例如，某公司下料中心擁有精細等離子切割、光纖激光切割、平板坡口切割、管相貫線切割、鉆切復合一體機、型鋼切割六大類設備100余臺，為工程機械廠家卡特、小松、約翰迪爾以及國內工程機械以及權屬子公司產品下料，同時服務于當地配套企業的需求。其中包含三臺二維激光切割機、兩臺三維激光切割機。激光下料產品涉及幾乎所有工程機械大類使用的機罩、油箱、駕駛室等零部件產品，厚度以1～25mm板或型材為主，切割材料為從普材Q235A至1000MPa高強度板，每年下料能力達到2萬t。目前，工程機械板材加工行業內的主流技術產品所使用的激光切割機有兩種，分別為CO 2 激光切割機和光纖激光切割機。CO 2 激光切割機為早期產品，技術沒有光纖激光先進，波長約為光纖的1/10。傳播一般是在與外界空氣隔離的光路內進行，光纖激光在光纖中傳播，通過性更好，能量束更高，從而熱影響更小，切割線更窄，有利于提高下料效率、材料利用率和板材下料的熱變形等。

2.3在模具分類中的應用

在機械模具加工制造的過程中，由多個工序構成，這也就需要加工人員對機械模具進行科學的分類，然后在機械加工的準備階段，根據實際的需求科學的選擇數控機床，從而保證機械加工制造過程的順利進行。因此，相關的制造人員需要對模具的構圖、參數、圖紙等進行詳細的了解與分類，同時按照模具加工的實際需求對使用的機械模具進行精細的配比，這樣才能保證模具生產過程的合理化，從而大大的節省處理時間。除此之外，數控機床主要包括數控切割、數控電火花以及數控車削等等，能夠滿足機械模具生產制造的需求。

2.4激光熔覆技術的應用

機械再制造近年來呈現迅速發展勢頭，一方面國家提倡綠色制造，主張節能降耗;另一方面經過再制造的機械產品有不亞于新品的性能，而價格卻大約只有新品的2/3，能得到用戶的認可，而企業的制造成本僅有50%左右，也愿意從事再制造。零部件的再制造，主要是對某些密封件、易損件進行更換，對機構磨損給予修復，而這其中需用到的最重要技術就是激光熔覆技術，即高效激光堆焊技術。激光熔覆技術的基本原理是使高功率與高密度的激光束作用于基體表面，使之出現一層微熔層，預置直特定成分的熔合金粉，也可同步添加，以此均勻修復受到磨損的零部件，這是一種增材制造技術。激光熔覆技術的靈活性較強，零部件的堆焊區域與材料是可選的，并且性能也具有可選性，為差異化定制產品提供了強有力的技術支撐。

3激光切割技術未來的發展方向

現代激光制作加工技術與現代傳統的切割焊接處理技術相比較，激光加工制造行業具備著諸多優勢，例如技術人員可以將工件隨意擺放，不需要進行人為的操作加工，提高了員工工作的安全性。此外在進行一些鋁金合板的操作過程中，其速度要遠遠高于現在的機械切割速度。工件相比較原來，質量也得到顯著提升。激光切割技術只需要在前期制定好相應的切割模式與與模具，輔以計算機控制，就可以使程序自己執行，最后得到誤差率近乎為零的加工部件，而在我國激光加工技術的起步還是較晚，相對發展較于西方和國際一流水平也有較大的差距，其中在一些關鍵性的技術例如激光電源等，我國仍然存在著諸多的不足以及缺陷，企業使用激光切割技術也僅限于小規模，精密性元器件切割，對于一些普遍的切割技術還是采用傳統的機械切割焊接。因此激光制造加工技術的主要未來發展趨勢是智能化，自動化。在未來切割焊接熱處理必將成為一個整體，他們會在人工智能控制下進行統一化的流水線操作模式，而多功能的激光切割中心是未來機械制造的核心。

結語

隨著“中國制造2025”規劃的實施，激光加工技術以其無法比擬的優勢，成為推動工程機械產業轉型升級的重要工具。在互聯網+、5G等信息化技術大量引入之后，激光加工制造也開始向智能化制造轉型。在國家大力提倡企業堅持技術創新的背景下，國產激光生產廠家將不斷加大研發投入，為市場提供性價比更高的激光設備，從而帶動新興領域和傳統制造工藝革新，也為未來工程機械制造業激光加工技術的更加廣泛應用提供了技術支持。

參考文獻：

[1]黃蓓.數控加工技術在機械模具制造中的應用分析[J].新型工業化，2021，11（1）：52-53，56.

[2]顧燕娜.數控加工技術在機械制造業中的重要性分析[J].南方農機，2021，52（2）：173-174.

[3]徐小娟.數控加工技術在機械模具制造中的應用分析[J].中國設備工程，2021（3）：194-195.