三維激光切割機的發展現狀及未來動向研究

冉斌

（山東森峰激光裝備有限公司，山東 德州 251100）

三維激光切割機成為了新時代的潮流，經過我國科研人員的研究，終于打破了汽車市場總是被國外壟斷的局面。三維激光切割機的出現彌補了傳統技術的不足，降低了時間，減少了人力的消耗，極大程度地縮短了零件生產的消耗，從而使工作效率提高，成本降低。截至目前，效率和精確度很高、功能齊全和高適應性的三維機器人光纖激光切割機已批量推向國內外市場。本文將帶領大家探討三維激光切割機的發展現狀以及未來的動向。

1 何為三維激光切割機

三維光纖激光切割機主要由專用光纖激光切割頭組成，它主要依靠多角度柔韌性去切割的先進激光切割設備，它彌補了以往機器的短板，切割不僅速度快，而且誤差很小，可靠性極高。光纖激光器具備很有優勢，比如它的光束質量好、體積小、簡單易行、便于操作等，它適用于多種工業領域，可以按照加工零件的不同，對不同產品進行不同的編程和切割，此外，激光切割頭上配置的隨動以及光路傳輸兩個裝置，根據不同厚度的板材針對性的開發出多種聚焦方案，解決了不能三維金屬板材多角度切割的不足。

2 三維激光切割機的優勢

激光切割是現代工業的一個新興技術，在發達國家應用的頻率極高，它不需要用人工接觸，只需要通過操控電腦，就可以對零件進行加工，便捷了生產工藝的環節，三維激光切割機的興起是時代所需。三維激光切割機特點主要在于可以利用高功率激光來切割材料表面，在規定的時間內，將材料加熱到一定的程度，便于更好的切割，使材料在特定的高溫環境下融化甚至是氣化，最后再把剩余融化或者是氣化的材料吹走。三維激光切割設備的工作步驟優于平面激光切割設備，相對二維切割設備來說，三維激光切割機更上一層樓，它有自己特定的路徑，這種特定的路徑是為了保證機器切割頭能與加工件的表面保持相對的垂直，從而保證切割的材料更加高質量。此外，利用三維切割機還可以避免由于切割頭與加工件表面發生碰撞的情況。總而言之，三維切割機的推出，符合了當下市場的需求，能更大程度地減少人力的消耗和節約成本。

2.1 三維激光切割機具備頂級的速度

通過手臂的輕量化處理以及小型馬達的使用，大幅度提升了最快速度計的加速度。另外，配合負載力及姿勢而進行的加速度調整，實現了最佳性能的持續。

2.2 三維激光切割機具備大面積的工作范圍

三維激光切割機具備了大面積的工作范圍，大面積一方面指最大的工作范圍，另一方面指動作范圍的增大，從而滿足了機器人下方區域動作范圍的增大，使布局高度的自由。

2.3 三維激光切割機具備高度的擴展性

在選件的過程中，運用了內置電磁閥及檢測電纜，使得各種周邊機器的使用及裝卸變得更為容易，而且，在手臂各軸均有配置標準線纜托架安裝用螺絲孔，以便配管、配線的追加。通過三維激光切割機的運用，可以發現先進技術可以幫助我們達到所期望的效果，這些效果是傳統機器不能實現的。三維激光切割機已逐漸發展運用在高精度激光加工和激光雷達系統和激光醫學等領域中來。

2.4 三維切割機技術上的優勢

（1）精確度很高，不粗糙，切割后不需要繁瑣的加工和處理。

（2）激光加工系統是自身就是一套計算機系統，便于零件的編排和修改以及適合不同零件特色的加工，相比較一些鈑金件來說，他們批次冗雜而且批量較少，產品周期還沒有好的保障，壽命普遍較短，不管從什么方面來說都沒有激光切割機優秀，權衡利弊下，三維激光切割機的發展具有高度的現實性。

（3）三維激光切割機的運用大大減少了時間的消耗，散熱快，熱影響小，不需要通過直接接觸機械，更為安全，適用于高密度的加工。

（4）從前的一些設備不能融化某些金屬，三維激光切割機恰好能融化掉各類金屬，對于一些硬度較高、熔點較高的金屬很適用。

（5）三維激光切割機的成本比較低，雖然設備的一次性投資相對比較貴，但多次使用和多次的加工整合后發現零件的加工成本更低。

（6）激光為非接觸加工，慣性小，加工速度快，整體效率很高。

（7）激光技術是一套自主的系統，具備高度的自動化，對環境無污染，噪聲較小，也不會影響周圍的人群，不會對環境和人們產生影響。

3 三維激光切割機的發展現狀

三維激光智能加工設備針對不同厚度的金屬板材采用不同的角度、不同的方位智能化加工，滿足了各個行業的需求。其中，汽車生產制造業是三維激光切割技術應用最廣泛的領域之一。

三維切割技術中的光纖激光器，它在國際上發展優勢更突出，經常被使用于工業上，可以通過對機器的操控和對零件進行分割，用同樣體積的激光器來進行比較，我們發現氣體激光器有明顯的優勢，并且激光加工漸漸變得高度準確，激光技術也成為各個領域的候選者，它勢必在不同的領域發揮它的優勢。三維激光切割機不僅可以作為平面切割，還可以對邊角進行加工整合，使邊緣更加完整和平滑，它能在電腦上畫出任何圖像，并且能自主地完成加工，不需要模具的輔助，只需要在電腦上把產品畫出來，產品也可以立刻出來，既節約成本，還使開發產品的時間也大大節省了。雖然三維切割機的價格看起來比較貴，但是從整體上看，它的性價比極高，物超所值。

截至2022 年，從目前的三維切割機領域中，可以發現，三維激光切割技術的準確度以及速度越來越高，未來還會實現更大的突破。不僅激光的光束得到了改善，此外，三維切割機更是實現了精確度更高和切割效率更快的行業現狀，它打破了二維切割機的不能實現的窘境，使一切不可能成為了現實。以前切割技術超過25m/min 是不敢奢侈的事情，現在不僅切割速度得到了一個突破，切割機兩軸的移動速度和加速度也得到了相應的提高。

隨著經濟的發展，激光切割機的功率也要相應地增大，在功率增大的同時，切割領域也從以往的輕薄板切割向工業汽車領域進軍。不同的功率對應切割不同的厚度鋼板，三維激光切割機的領域在不斷嘗試、不斷突破，同時也取得了應有的成就。三維激光切割技術實現了大面積切割的工作范圍，激光切割技術不在局限于輕工業，而是向更大的領域發展，開始研究更大厚度很大尺寸，三維激光切割機的出現推動了激光切割機領域的發展，完善了中國的工業技術。隨著三維激光切割機的興起，汽車和航空領域使用切割機的頻率越來越高，我國的汽車領域也加入了國際競爭的行列。三維激光切割機應該立足當下，將理論與實際結合，實現激光切割機推動經濟發展，促使三維激光切割技術更加成熟，三維激光切割機對于經經濟的發展非常有必要，因此，它需要時刻完善和優化。

4 三維激光切割機的對經濟發展的影響

三維激光切割機對經濟的發展提供了重要的作用，隨著經濟的發展，這些技術也是處于一個食物鏈中，劣質的產品注定被淘汰，經濟和科技的發展是正相關的，各個行業的競爭越發激烈，我們不能安于現狀，如果想在這個社會上有一席之地，就應該把精力和時間投入有發展前途的領域中，就比如激光公司這類，盡自己最大努力去爭取。三維激光切割機在工業技術中占了很重要的一部分作用，與此同時，它也影響了社會經濟的快速發展。

因為國內經濟在快速發展，工業制造速率提高也是毋庸置疑。在工業制造的過程中，技術很重要。三維激光切割機技術的發展以及應用，適應了國家未來的發展趨勢，如果從運用的必要性來說，三維激光切割機技術對整個工業產業有一個很好的促進作用，它不僅僅提高了生產零件的效率，還使零件更加精細化，減少了誤差。

在工業生產過程中，三維激光切割機是使用頻率極高的設備，在生產加工過程中，有超過一半的生產加工工作必須依賴三維激光切割機技術，才能完成這一道工序。三維激光切割機技術準確度極高，適用于多個領域、而且對環境污染小、噪音低，優于傳統切割模式不是一星半點。此外，在大設備的工作中，利用三維激光切割技術，不僅不需要借助模具，而且還保障了質量，工作效率提高的同時零件質量還得到提高。因此，三維激光切割機技術在不同的領域中受到了極大的關注度，它被高度運用于汽車制造業以及飛機的制造中。

通過對近年來的調查發現，在加大工業發展的過程中，三維激光切割機技術也得到了一個高效的發展。通過三維激光切割機技術應用的發展和壯大，可以讓其在運用過程中更加現代化。從目前發展來看，三維激光切割機技術的發展并沒有被抑制，而是更加宏偉壯觀，發展越來越壯大和成熟，也被工業產生所依賴，成為不可或缺的技術之一，但是國內與國外的激光技術相比，相對比較落后，所以我國仍需加強對激光技術的研究，爭取早日趕超國外。

5 三維激光切割機的未來動向

三維激光切割機能夠以更高的精度和效率對具有各種成分和形狀的眾多材料進行高效切割。這種切割設備大幅降低了各行各業中瑕疵產品的數量。許多發展中和發達國家日益增長的旨在通過更快的交付周期以及采用新型制造技術來保持其競爭優勢的需求，在很大程度上會推動三維激光切割機的需求。

5.1 三維切割機將實現更高的生產率

如果機器變得完全自動化，一方面，再搭載使用高精度的激光加工頭，即可實現平穩的激光輸出功率，對各種金屬的切割也更加精準。現階段，三維激光切割機正被廣泛應用于醫療、汽車制造業、飛機制造業等各制造業中。另一方面，光纖激光器在薄板和微細加工應用中的比率上升也成為助力三維激光切割機市場未來增長的關鍵趨勢之一。光纖激光器基于其與氣體或固體激光器相比所展現的優勢而被各行業廣泛使用。由于配置了高效的冷卻組件，這類激光器能夠提供更高的切割速度和更長的可操作時間，從而實現高生產率以及更短的停機時間。

5.2 三維切割機推動電子和醫療設備的微加工

此外，光纖激光器具有高度的靈活性，可以在工業中實現緊湊切割，并且由于省去了移動組件的使用，其維護需求也大幅降低。鑒于此，具有高精度切割性能的光纖激光器的優點是推動了其在更多電子和醫療設備組件的微加工領域的應用份額。

5.3 激光切割技術逐漸向著自動無人化發展

通過三維切割機的實際操作可以發現，激光切割不再局限于薄的金屬板，它正在向更厚的領域和更困難的領域進軍，三維激光切割技術推動了激光技術的發展，也進一步推動了國家工業的發展，使我國能夠參與國際的競爭中，并且有朝一日能夠達到并駕齊驅甚至超過其他國家的局面。汽車、航空和醫療等行業高度依賴激光技術，并且不斷運用激光技術。通過三維激光切割機的實際操作，將更加有益于激光切割技術向更準確的角度發展，做到精益求精，三維激光技術的出現促進了工業的成熟，在未來的發展中，它不再是單純的切割技術，也正在朝著自動和無人化這兩個高性能發展。此外，通過與計算機網絡技術的合作，使無人化和自動化的切割技術成為可能。經濟在高速發展，對于技術的要求只會越來越高，激光切割技術逐漸實現自動化和無人化正在被一步一步地實現，相信未來，它會出現在大眾的視野。

6 結語

科技的發展不會止步，三維激光切割技術也將做到步履不停。目前，我國的切割技術仍然不能與國外相匹敵，不僅在設備的研發上缺少高光束質量的高功率激光器，科研人員也相對較少，很多技術都是從國外高價引進的，理論的研究也存在明顯的短板，三維切割技術不管是在當下還是未來都很重要，如果將其與各個領域完美結合，將會有利于我國經濟的發展，所以關注三維激光切割技術的同時，我們也要參與其中，爭取讓切割技術的發展更加完善。