三维五轴柔性激光切割机在汽车零部件加工中

三维五轴激光切割机床作为切割复杂曲面三维件的激光加工设备，在欧洲、日本已经得到广泛应用，而且市场需求越来越大，20世纪70～80年代，欧、意、日等国家已相继开发三维激光切割机，技术发展到现在已经比较成熟，机床原始定位精度也达到10um级，是一种能真正地对三维件进行精密激光切割加工的高端设备。

然而，由于我国激光加工设备起步较晚，尤其是三维五轴激光切割机床的制造几乎还是空白。长期以来，国内高端三维激光加工市场一直由国外厂家垄断，销售价格和维护成本也非常昂贵。为适应国内对三维激光加工越来越庞大和战略性地市场需求，大族激光在年就积极地对三维五轴机床进行了研发试制，并取得了突破性进展。

图1三维五轴激光切割机床

三维五轴激光切割机简介

三维五轴激光切割机（图1）主要适用于航空航天、汽车制造、工程机械、模具、健身器材等领域的碳钢、不锈钢、钛合金、铝合金等材料的三维精密柔性加工。该设备具有以下特点：

⑴高架龙门式结构，横梁移动，拥有充分的加工空间。

⑵光纤激光器电光转换率高，比相同功率CO2激光器能耗低60%，免光路维护，激光器无气体消耗，设备运行成本低。

⑶三维头实现n×°无限旋转，从切割到焊接，加工头快速更换，无需调节，提供更稳定的加工。

传统三维件的加工方式不仅效率低下，而且切割效果也很粗糙，还经常因为达不到切割精度而造成工件报废。采用三维五轴激光切割机床，不仅切割精度高，而且切割端面质量光滑，配备三维离线编程软件，结合稳定可靠的工件夹具，对客户的批量化工件可以真正做到一次编程、无限切割，保证工件品质的始终如一。

大族激光在三维五轴激光切割机床研发立项之初，就前瞻性地提出采用新兴的光纤激光器，相比市场上普遍搭配的CO2激光器，具有无可比拟的节能优势和维护优势。同样功率的激光器，光纤激光器要比CO2激光器电耗低60%，且没有激光器气体消耗，光纤激光器也几乎无需光路维护。大族激通过提供最前沿的激光加工系统解决方案与及时高效的本地化服务，为用户创造最大价值。

经过几年的沉淀，大族激光在三维五轴柔性机床标准机型的基础上，针对不同的客户需求，已经陆续开发了定梁—工作台移动、悬臂式等结构形式的三维五轴激光切割机床以适应不同行业的需求，并且都已经实现顺利投产。同时在机型的配置上，还可以为客户提供“私人定制”服务，配备电动工作台、平板和三维件切换工作台、数控旋转台、全封闭式集成防护罩、环保型除尘器等以适应客户的个性需要。

加工实例

三维五轴激光切割机加工技术在现代汽车零部件制造中的优势已成为现代汽车制造不可或缺的技术，代替传统的手工切割+冲裁模制造方式已成为国际上大力发展的一项先进技术。

众所周知，在模具的制作过程中，修边、冲孔工序一直是模具制造过程中的难点，特别是一些结构复杂的斜切、斜冲、斜翻等大型汽车模具。修边线如果采用传统的制作方式的确十分困难，且需反反复复摸索几次甚至十多次，给钳工、加工设备带来了极大的工作量。不但对钳工的技能水平提出了较高的要求，而且会严重地影响后工序模具的调试。且现实中有很多修边、冲孔模的切刃材质从成本上考虑采用了合金钢，如Cr12、Cr12MoV等。如果采用传统的修边模制作方法，就难免会对刃口进行多次堆焊。由于诸如上面的材料在进行多次堆焊的过程中，容易开裂而致使镶件报废，不得不重新补料再加工。这样，不但周期会被滞后，而且模具的制作成本也会大幅增加。

图2典型三维五轴激光加工零部件

如果采用三维五轴激光切割机，在开发汽车零件时，拉延模样件试模成功后，就可以用激光切割来替代修边、冲孔工序，把切割所得的样件直接用于下一道翻边工序进行试模，把所得的最终样件与检具进行比较，如果有差异，通过计算机对上次的修边线进行修整再次切割，直至成功。图2所示为典型的三维五轴光加工零部件。

整个过程节省了两道工序，完全改变了传统的单线串行制作方式，很大程度上缩短了工艺流程和降低了模具制作成本。基于三维五轴激光切割机加工技术在现代模具制作的过程中有着这样明显的优势，因此，倍受很多模具企业的青睐，并得到了广泛、成功的应用。

结束语

随着科学技术的进步，三维五轴激光切割机床的成功研制，真正代表我国光学加工工艺技术得到进一步发展。三维激光切割机的开发研制，打破了我国金属板材激光切割立体加工长期受制于德、意、日等发达国家垄断的被动局面。同时取得了重大技术突破，从而使我国摆脱了该设备对进口的依赖，大大缩短了我国汽车、航天航空设备、仪器仪表、金属模具、高档电气设备主件等立体设备的制造周期，提高劳动效率，降低生产成本，对推动我国装备制造业的发展振兴将发挥无可替代的作用。