淺析三類金屬激光切割機市場占有率及優劣勢

在金屬鈑金、管材切割雕刻領域，金屬激光切潛伏焊設備割機正在逐漸取代傳統金屬激光切割方式。金屬激光切割機價格也在逐漸隨著YAG圓鋸機金屬激光切割機及光纖金屬激光切割機的普及而下降。目前廣泛應用的主要分為三類：YAG金屬激光切割機、光纖金屬激光切割機以及CO2金屬激光切割機。YAG金屬激光切割機和光纖金屬激光切割機的波長是不易被非金屬汲取，故不能切割非金屬材料。
　　
作為故障點最小、後期維護成本最低、切割速度最快的領軍，光纖金屬激光切割機在切割8MM以內薄金屬板時，速度能夠達到飛快，但是受到激光波長干擾，在切割厚度達到16MM以上厚板時，速度受到了限制。光纖金屬激光切割機的光電轉化率極高，激光切割機品牌廠家金運激光的該類機器，目前高達36%，在電費消耗切割機、配套冷卻系統等方面光纖激光切割機的優勢相當昭彰。歸結起來光纖金屬激光切割機的優勢便是卓越的光束質量，優良的切割精度，極高的切割速度，極高的穩定性，極高的電光轉換效率，極低的使用成本，極低的維護成本，產品操作簡單，維護方便。

YAG金屬激光切割機較同等功率的光纖激光器及CO2RF激光器價格更低，切電離子切割機割厚度更厚，加工範圍廣泛，一次性投入小。由於YAG金屬激光切割機具有價格低、穩定性好的特點，因此該類機型是很多中小型金屬零部件代加工廠轉型的首要之選。

說到光纖金屬激光切割機不能切割16mm以上厚板的短板，CO2金屬激光切割機正好彌補了這一空缺。CO2金屬激光切割機可以很穩定的切割20MM以內的碳鋼，10MM以內的不鏽鋼，CO2激光器的波長為10。6植釘機UM，相對容易被非金屬汲取。因此C自動化設備O2激光切割機在非金屬切割行業普及廣泛，越來越多的中小型廠家在轉型期間選擇該類機器代替傳統加工方式切割非金屬。但是CO2激光的光電轉化率唯有10%左右，是屬於不節能的激光加工方式，因此後期的維護成本會非常高。同時大功率的CO2金屬激光切割機激光器的放電穩定性較差，電源的壽命較短。關於CO2金屬激光切割機的這些短板，目前國內激光切割機品牌廠家都在努力改進當中，真正實施起來還要一段時間。歸結起來CO2金屬激光切割機使用成本是這三種金屬激光切割機中費用最高的一款。

淺談金屬激光切割機的關鍵技術

 

金屬激光切割的幾項關鍵技術是光、機、電一體化的綜合技術。激光束的參數、機器與數控系統的性能和精度都直接影響激光切割的效率和質量。特別是對於切割精度較高或厚度較大的零件，必須掌握和解決以下幾項關鍵技術：焦點位置控制技術

激光切割的優點之一是光束的能量密度高，一般>10W/cm2。由於能量密度與4/πd2成正比，所以焦點光斑直徑盡可能的小，以便產生一窄的自動化設備切縫；同時焦點光斑直徑還和圓鋸機透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小，焦點光斑直徑就越小。但切割有飛濺，透鏡離工件太近容易將透鏡損壞，因此一般大功率CO2激光切割工業應用中廣泛采用5”～7。5”（127～190mm）的焦距。實際焦點光斑直徑在0。1～0。4mm之間。對於高質量的切割，有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關。例如用5”的切割機透鏡切碳鋼，焦深為焦距的2%範圍內，即5mm左右。因此控制焦點相對於被切材料表面的位置十分重要。顧慮到切割質量、切割速度等因素，原則上＜6mm的金屬材料，焦點在表面上；＞6mm的碳鋼，焦點在表面之上；＞6mm的不鏽鋼，焦點在表面之下。具體尺寸由實驗確定。

在工業生產中確定焦點位置的簡便方法有三種打印法：使電離子切割機切割頭從上往下運動，在塑料板上進行激光束打印，打印直徑最小處為焦點。斜板法：用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其水平拉動，尋找激光束的最小處為焦點。藍色火花法：去掉噴嘴，吹空氣，將脈衝激光打在不鏽鋼板上植釘機，使切割頭從上往下運動，直至藍色火花最大處為焦點。

對於飛行光路的切割機，由於光束發散角，切割近端和遠端時光程長短不同，聚焦前的光束尺寸有一定差別。入射光束的直徑越大，焦點光斑的直徑越小。為了減少因聚焦前光束尺寸變化帶來的焦點光斑尺寸的變化，國內外激光切割系統的制造商提供了一些專用的裝置供用戶選用：平行光管，這是一種常用的方法，即在CO2激光器的輸出端加一平行光管進行擴束處理，擴束後的光束直徑變大，發散角變小，使在切割工作範圍內近端和遠端聚焦前光束尺寸接近一致。在切割頭上增加一獨立的移動透鏡的下軸，它與控制噴嘴到材料表面距離（standoff）的Z軸是兩個相互獨立潛伏焊設備的部分。當機床工作台移動或光軸移動時，光束從近端到遠端F軸也同時移動，使光束聚焦後光斑直徑在整個加工區域內保持一致。

三大主流金屬切割機的主要優勢及劣勢分析

金屬激光切割機設備按所配的激光器的類型分為光纖激光器、CO2激光器和固體激光器這三種金屬激光切割機激光器的選配優劣如下：

光纖金屬圓鋸機激光切割機激光器優缺點優點1：光路設計簡單，激光從激光器中出來後經過光纖，光纖直接接到切割頭上就可以了，激光頭裡面的光路為准直鏡、聚焦鏡。優點2：激光器的能量調節相對比較簡單，目前大多數廠家的光纖激光器均為外購，外購的激光器都有能量調節的外接接口。優點3：激光器具有免維護性，因為光纖激光器以光纖作為它的諧切割機振腔，即諧振腔內無其他光學鏡片。優點4：電光轉換效率高，一般能達到25%左右缺點1：價格相對與固體固體激光器高。

固體金屬激光切割機激光器優缺點優點1：價格較便宜缺點電離子切割機1：電光轉換效率低，燈泵浦的固體激光器一般達不到3%缺點2：光路調整比較麻煩，光在每一處需要轉向時都需要使用潛伏焊設備光學鏡片，每一處的鏡片都需要調整好後設備才能正常工作。

CO2金屬激光切割機激光器的優缺點優點1：能切割較厚的板材。缺點1：光路調整麻煩。CO2激光器一般較大，不能像固體激植釘機光器那樣直接安裝在橫梁上，所以CO2激光器的光路會比固體激光自動化設備器的光路有更多的光學鏡片，所以調光會更麻煩。缺點2：價格較貴。


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激光切割機的維修與保養

一、水的更換與水箱的清潔水泵：每三個小時更換一次冷水機、水冷每天更換一次，風冷每周更換一次，每星期清洗水箱注意：機器工作前一定保證激光管內充滿循環水。　循環水的水質及水溫直接影響激光管的使用壽命，建議使用純淨水，並將水溫控制在35℃以下。如超過35℃需更換循環水，或向水中添加冰塊降低水溫，（建議用戶選擇冷卻機，或使用兩個水箱）。清洗水箱：首先關閉電源，拔掉進水口水管，讓激光管內的水自動流入水箱內，打開水箱，取出水泵，清除水泵上的污垢。將水箱清洗圓鋸機干淨，更換好循環水，把水泵還原回水箱，將連接水泵的水管插入進水口，整理好各接頭。把水泵單獨通電，並運行2-3分鐘（使激光管充滿循環水）。

二、風機清潔風機長時間的使用，會使風機裡面積累很多的固體灰塵，讓風機產生很大噪聲，也不利於排氣和除味。當出現切割機風機吸力不足排煙不暢時，首先關閉電源，將風機上的入風管與出風管卸下，除去裡面的灰塵，然後將風機倒立，並拔動裡面的風葉，直至清潔干淨，然後將風機安裝好。

三：鏡片的清潔（建議每天工作前清潔，設備須處於關機狀態）激光設備上有3塊反射鏡與1塊聚焦鏡(1號反射鏡位於激光管的發射出口處，也就是機器的左上角，2號反射鏡位於橫梁的左端，3號反射鏡位於激光頭固定部分的頂部，聚焦鏡位於激光頭下部可調節的鏡筒中)，激光是通過這些鏡片反射、聚焦後從激光頭發射出來。鏡電離子切割機片很容易沾上灰塵或其它的污染物，自動化設備造成激光的損耗或鏡片損壞，1號與2號鏡片清洗時勿須取下，只需將蘸有清洗液的擦鏡紙小心地沿鏡片中央向邊緣旋轉式擦拭。3號鏡片與聚焦鏡需要從鏡架中取出，用同樣的方法擦拭，擦拭完畢後原樣裝回即可。注意：1。鏡片應輕輕擦拭，不可損壞表面鍍膜（金屬木鍍膜鏡片更耐用）；2。擦拭過程應輕拿輕放，防止跌落；3。聚焦鏡安裝時請務必保持凹面向下。

四、導軌的清潔（建議每半個月清潔一次，關機操作）導軌、直線軸作為設備的核心部件之一，它的功用是起導向和支承作用。為了保證機器有較高的加工精度，要求其導軌、直線具有較高的導向精度和良好的運動平穩性。設備在運行過程中，由於被加工件在加工中會產生大量的腐蝕性粉塵和煙霧，基這些煙霧和粉塵長期大量沉積於導軌、直線軸表面，對設備的加工精度有很大影響，並且會在導軌直線軸表面形成蝕點，縮短設備使用壽命。為了讓機器正常穩定工作，確保產品的加工質量，要認真做好導軌、直線軸的日常維護。注意：清潔導軌請准備——干棉布、潤滑油切割機的導軌分為直線導軌、滾輪導軌植釘機，在YM系列當中X方向采用了直線導軌、Y方向采用滾輪導軌。

直線導軌的清潔：首先把激光頭移動到最右側(或左側)，找到如上圖所示直線導軌，用干棉布擦拭直到光亮無塵，再加上少許潤滑油(可采用縫紉機油，切勿使用機油)，將激光頭左右慢慢推動幾次，讓潤滑油均勻分布即可。滾輪導軌的清潔：把橫梁移動到內側，打開機器兩側端蓋，找到如上圖導軌，用干棉布把兩側導軌與滾輪接觸的地方擦拭干淨，再移動橫梁，把剩余地方清潔干淨。

五、螺絲、聯軸節的緊固運動系統在工作一段時間後，運動連接處的螺絲、聯軸節會產生松動，會影響機械運動的平穩性，所以在機器運行中要觀察傳動部件有沒有異響或異常現像，發現問題要及時堅固和維護。同時機器應潛伏焊設備該過一段時間用工具逐個堅固螺絲。第一次堅固應在設備使用後一個月左右。六、光路的檢查切割機的光路系統是由反射鏡的反射與聚焦鏡的聚焦共同完成的，在光路中聚焦鏡不存在偏移問題，但三個反射鏡是由機械部分固定的，偏移的可能性較大，雖然通常情況下不會發生偏移，但建議用戶每次工作前務必檢查一下光路是否正常。
　　

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等離子切割機該如何選擇？

1、確定你最通常要切割的金屬的厚度；需要確定的第一個因素是通常要切割的金屬的厚度。大多數的等離子切割機電源是通過切割能力和電流大小定額的。因此，如果你通常切割的都是薄金屬，你應該考慮低電流的等離子切割機。還有，盡管小型的機器都切割特定厚度的金屬，但是可能切割質量無法保證，相反的，你還可能得到幾乎沒有切割穿的結果，還會殘留無用的金屬殘渣。每台機器都會有設定的最佳切割厚度範圍——要確保設定是適合你的要求的。總的來說，等離子切割機選型必須要在極限切割厚度的基礎上乘上60%，這樣才是這台設備正常切割的厚度（可以保證切割效果）。當然越薄切割效果和速度也就越快，越厚的話切割效果和切割速度也就下降了。

2、選擇設備的負載持續率；如果你是要進行長時間的切割或者自動設定的切割，確保檢查機器的工作圓鋸機負載持續率。負載持續率簡單來說就是設備工作到過熱需要冷卻之前的持續工作時間。工作負載持續率通常是以10分鐘為一個標准按百分比來確定的。舉個例子。100安培的電流60%的工作負載循環是指你可以在100安培的電流輸出下持續的切割6分鐘（按10植釘機分鐘為100%）。工作負載循環越高，你可以持續切割的時間就越長。

3、這種機器能提供在高頻啟動的選擇嗎？大多數等離子切割機都會有一個引導弧，利用高頻來引導電流通過空氣。然而，高頻會干擾附近的電子設備切割機，包括計算機。因此，可以消除這電離子切割機些高頻潛在問題的啟動自動化設備方式就可能會是相當有利的。

4、損耗和壽命的比較；等離子切割炬上有各種外部零件需要更換，通常我們稱之為耗材。你需要潛伏焊設備尋找的機器，應該是使用耗材最少的。更少的耗材意味著節約成本。其中2種需要更換：電極和噴嘴。


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激光切割機關鍵部件的設計要點

根據激光切割機的設計的一般方法，總結出工作台、Z軸和導軌等關鍵部分的設計要點，對以後提高激光切割機的在精度方面，提供了理論的支持。 激光切割機是機、電一體化高度集成設備，技術的含量高，而且加工精度好、柔性化生產效率高，有利於增加材料的利用效率，降低產品生產加工成本，降低工人的勞動強度。而激光切割機加工精度的高低很大程度上取決於整機設計中的機械關鍵部件的設計。

1 工作台的設計要點 對工作台進行受力分析可以知道，激光切割機的激光器與被加工零件不直接接觸，而是在一定範圍之內通過激光束加工工件，所以在加工零部件過程中，切削力為零。根據以往設計的經驗，確定工作台的長度方向、寬度方向和高度方向的尺寸圓鋸機，確定後，對工作台及其附屬工件的材料和重量進行初步估算確定。2 滾珠絲杠傳動系統的設計計算 滾珠絲杠副的導程：；各種切削力下絲杠的轉速：；絲杠的軸向載荷：Fi=pxi+W/10；Vmax――工作台最高移動速度；nmax――電機最高轉速；i――傳動比；pxi――縱向切削力；W――工件重量加工作台重量。2。1 強度計算 軸向負荷計算公式：；電離子切割機F――切削力，F=0；U――滾動導軌上的滾動摩擦系數。2。1 強度計算 軸向負荷計算公式：；F――切削力，F=0；U――滾動導軌上的滾動摩擦系數。

3 導軌的選型和計算3。1導軌的種類和性能 導軌的分類方法很多，根據接觸面的性質可以分為，滑動、滾動、流體導軌。機械系統對導軌最基本的要求是：精度好，剛性大，運行平穩，耐腐蝕性好，對溫度影響不敏感及良好的可加工性能，圖1是直線滾動導軌的一般結構。導軌的材料一般為鑄鐵或有色金屬，對於承載能力要求高的情況下一般選用鑄鐵材料鑄造，然後二次加工；承載能力要求不高的工況，一般采用有色金屬直接拉伸成型。 圖1直線滾動導軌3。2導軌長度及壽命計算 導軌的長度公式為：；式中：L――導軌的長度；H――滑塊的引導面長度；S――滑塊行程；Δl――封閉高度調節量；S1――上極限位置時，滑塊露出導軌的長度；S2――下極限位置時，滑塊露出導軌的長度； 導軌的壽命公式為：；式中：Lh―― 額定壽命(km)；Ca――額定動載荷(kN)；Pc――當量動載荷(kN)；ε――指數，滾珠時，ε=3，滾柱時，ε=10/3；K――額定壽命單位(km)，滾珠時，K=50km，滾柱時，K=100km；fh――硬度系數，一般取fh=1；ft――溫度系數；fc――接觸系數；fa――精度系數；fw――載荷系數；3。3 導軌的精度要求 導軌的精度非常高。幾何精度等級要求一般在6～7級之間，若有特殊要求，精度還應該提高；導軌的形位公差的精度等級一般在1～3級之間；導軌的表面需要精密磨削，表面粗糙度一般控制在Ra=(0。63～2。5)之間，特殊的有0。63以下的高精度表面粗糙度。

4 步進電機的選型計算4。1 步進電機選型的要點 步進電機的精度一般為步進角的(0。03～0。05)之間；確定步進切割機電機的功率保證步進電機的發熱量允許的範圍內，使步進電機內的磁鋼不退磁；根據計算出的理論轉矩選擇適合的步進電機，由於步進電機轉矩越大，反響電動勢就越大，若不控制在一定範圍內，會導致轉矩的下降；根據設計要求確定步進電機的啟動頻率，不能使步進電機的啟動頻率過大，否則影響步進電機的精度。若想獲得較高的轉速，應該植釘機使步進電機低頻啟動，然後按照某個規律加速，直到達到預期的轉速。4。2 步進電機的選型計算 脈衝當量和步距角越小自動化設備，激光切割機的加工精度越好，根據成功的設計實例，初選一組值。 步進電機的啟動轉矩公式為：；式中：M1――負載摩擦轉矩；M2――預緊摩擦轉矩； 負載摩擦轉矩公式為：；式中：Fa――摩擦力；D――飛輪直徑；――螺旋升角；P――導程角； 預緊摩擦轉矩公式：；式中：K――摩擦系數；Fao――預緊力；ph――導程； 由於有齒輪傳動的存在，所以步進電機輸出軸的轉矩公式為：；式中：i――齒輪傳動比；η――齒輪的傳動效率； 通過查閱相關激潛伏焊設備光切割機的相關資料可以得到，激光切割記得最高啟動頻率不超過1000Hz。根據計算得到的Tp和啟動頻率，查找步進電機的選用手冊就可以選到合適的步進電機

5 消隙方法5。1 偏心套調整 電機通過偏心套安裝到殼體上，通過轉動偏心套就能夠方便地調整兩齒輪的中心距，，從而消除齒側間隙。5。2 墊片調整 在加工相互囓合的兩個齒輪時，將分度圓柱面制成帶有小錐度的圓錐面，使齒輪齒厚在軸向稍有變化，裝配時只需改變墊片的厚度，使齒輪作軸向移動，調整兩齒輪在軸向的相對位置即可達到消除齒側間隙的目的。5。3 雙齒輪錯齒調整 兩個齒數相同的薄片齒輪與另外一個寬齒輪囓合。薄片齒輪套裝在一起，並可做相對回轉運動。每個薄片齒輪上分別開有軸向圓弧槽，並在齒輪的槽內壓裝了彈簧凸耳，由於彈簧的作用使兩個齒輪錯位，分別與寬齒輪的齒槽左右側貼緊，消除了齒側間隙。


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激光切割機急需轉變發展形勢

目前，在低價競爭的不良市場環境下，國內眾多激光切割機廠商和品牌並不突出，技術缺乏創新，嚴重依賴國外先進技術，缺乏核心競爭力，同時，人力成本的上漲，加上原料的上漲也大大增加了許多企業的成本壓力，由此可見，集約型的發展模式必會是不少激光切割機企業的未來發展方向。由粗放經營向集約經營轉軌，即改變低技術含量、低管理水平、低經濟效益的方式，走向高技術含量、高資金含量、高管理水平、高經濟素質、高經濟效益的經營方式。

一、激光切割機行業需“修煉內功”走集約型發展路線，首先需要做到的是要轉變觀念，樹立長遠發展的觀念並制定可行的目標和計劃。同時，激光切割機企業需圓鋸機要從價格競爭中走出來，轉向修煉內功。著重產品結構的優化、產品品質的提升、核心技術的掌握和創新以及企業品牌影響力的擴大。當然，這一系列轉變需要企業進行較多的資金投入，對此，激光切割機企業也需要根據自身情況，對未來的投入產出比作出科學的預估，從而切割機有選擇地投資，進行逐步過渡。

二、多元渠道提高經營效率集約化經營以提高效益為最終目標，走集約型發展路線，務必要向"低投入、高產出"的經營目標而努力，這需要激光切割機企業從多個方面來著手進行變革。一方面，企業需要不斷提升企業管理水平，提高管理整電離子切割機體效能，合理優化部門結構，避免人力資源以及時間的浪費，同時優化企業內部競爭機制植釘機，提高員工的職業素質。另一方面，激光切割機企業不妨嘗試高科技經營，大力發自動化設備展計算機網絡工程，通過辦公工具的改良而提升經營效率。

三、激光切割機企業集中化發展加強與供應鏈上下游企業的緊密聯系，形成具有強大競爭力的集中性的數控切割機商圈，對於一些激光切割機商戶和企業來說，對其提升競爭力，擴大市場份額，具有重要意義。


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不鏽鋼等離子切割機加工參數設計要求規範

不鏽鋼等離子切割機加工參數設計要求規範等離子切割機應用領域對於傳統氣割加工方式最大的優勢在於彌補了非碳鋼材料的使用需求，從目前國內等離子切割機應用技術來看，針對不鏽鋼等高硬度材料的切割加工仍然主要采取等離子切割方式，這也很大程度上促進了近年來我國等離子切割機設備的快速發展和市場普及。本文由嘉倍徳科技有限技術部編輯整理，主要就不鏽鋼等離子切割機加工參數設計要求以及使用規範問題予以整理說明。數控等離子切割機在加工不鏽鋼材料時，幾項重要的切割配置參數為切割速度和輸入電流的大小，一般情況下我們建議用戶遵照廠家提供的設備使用參數配置表調整相關參數設計以達到最佳的切割質量效果；但在實際生產過程中，可能也會因為切割機對生產效率或加工質量的偏重轉移而需要適當調整上述參數的情況。為此，嘉倍德科技將從數控等離子切割機的輸入電流及切割速度的調節影響角度為大家深入分析。

一、不鏽鋼等離子切割機切割速度1。最佳切割速度範圍圓鋸機可按照設備說明選定或用試驗來確定，由於材料的厚薄度，材質不同，熔點高低，熱導率大小以及熔化後的表面張力等因素，切割速度也相應的變化。主要表現：2。當切割速度太低時，由於切割處是等離子弧的陽極，為了維持電弧自身的穩定，陽極斑點或陽極區必然要在離電弧最近的切縫附近找到傳導電流地方，同時會向射流的徑向傳遞更多的熱量，因此使切口變寬，切口電離子切割機兩側熔融的材料在底緣聚集並凝固，形成不易清理的掛渣，而且切口上緣因加熱熔化過多而形成圓角。3。當速度極低時，由於切口過寬，電弧甚至會熄滅植釘機。由此可見，良好的切割質量與切割速度是分不開的。4。切割速度適度地提高能改善切口質量，即切口略有變窄，切口表面更平整，同時可減小變形。5。切割速度過快使得切割的線能量低於所需的量值，切縫中射流不能快速將熔化的切割熔體立即吹掉而形成較大的後拖量，伴隨著切口掛渣，切口表面質量下降。

二、不鏽鋼等離子切割機切割電流它是數控等離子切割機最重要的切割工藝參數，直接決定了切割自動化設備的厚度和速度，即切割能力。造成影響潛伏焊設備：1。切割電流增大，電弧能量增加，切割能力提高，切割速度是隨之增大；2。切割電流過大使得噴嘴熱負荷增大，噴嘴過早地損傷，切割質量自然也下降，甚至無法進行正常割。所以在切割前要根據材料的厚度正確選用切割電流和相應的噴嘴。3。切割電流增大，電弧直徑增加，電弧變粗使得切口變寬。


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