三维五轴光纤激光切割机技术解析

   三维五轴激光切割机床被视为高功率激光加工设备皇冠上的明珠，其主要应用于三维异形曲面的切孔和修边，用于代替冲孔模和修边模。早期，国内采用手工等离子切割三维工件，切割效果不理想。近几年国内开发了机器人三维激光切割机，切割效果有一定的提升，但是受制于机器人的精度不高，切割精度不高，只是在一些要求不高的行业得到了一些应用。而在汽车冲压模具行业中试模，对切割精度要求较高，三维五轴光纤激光切割机床因其生产效率高、性能稳定等特点受到欢迎，但主要市场被国外设备所垄断，如德国Trumpf（通快）、意大利Prima（普瑞玛）、日本NTC、Mitsubishi（三菱）等公司。三维五轴光纤激光切割机产品图如图1所示。
三维五轴光纤激光切割机是集光、机、电、气一体化的高端机床装备，应用于汽车行业、模具行业、军工及航空航天行业、家用电器行业以及异型管材类切割，主要适用于曲面薄板类的金属切割。

　　三维五轴激光切割技术在90年代就已经开始研制，研制及生产厂家仅有德国Trumpf、意大利Prima两家，市场基本上被这两家垄断。在2008年后，日本NTC、Mitsubishi研制开发了低加速度、低速度、高精度的工作台移动式的三维五轴CO2激光切割机。但一直以来，三维五轴激光切割机主要用于研发及小批量试制，对冲压成形的三维零件进行修边、切孔，取代传统的修边模和冲孔模，缩短新产品研发周期，降低制造成本，所以每年的市场销量较少。在中国市场，一般一年的市场需求量在30-40台左右。

　　但是由于汽车热成形技术的出现及应用，改变了市场需求量少的状况，一条汽车热成形生产线一般配备4-5台三维五轴激光切割机，市场需求呈爆炸式发展。截止目前，全球有近450条汽车热成形生产线，跟随配套生产的三维五轴激光切割机约有2000台套。国内有近170条热成形生产线，跟随配套生产的三维五轴激光切割机约有700台套。

　　钢板热成形技术是指将钢板经过950℃的高温加热之后一次成形，又迅速冷却，从而全面提升钢板强度，屈服强度达1000Mpa以上，用在车身上后，车重没有增加，但承受力提高了30%，安全性能显著提高。由于钢板强度太高，传统的修边模和冲孔模因钢板高强度问题无法进行修边和冲孔，只能使用激光进行生产，从而使三维五轴激光切割产品进入汽车批量生产线，成为不可替代的生产工艺及工序。

　　普通钢板的屈服强度在140Mpa，适用于旅游观光车、缆车；高强度钢板的屈服强度在180-240Mpa，适用于卡车、叉车、客车、挖机、农机等；高强度钢板的屈服强度在260-320Mpa，适用于经济型轿车，经济型SUV车；超强度钢板的屈服强度在340-700Mpa，适用于高端型轿车，高端型SUV车；而热成形钢板的屈服强度超过1000Mpa以上，一般热成形钢板的屈服强度在1500Mpa左右。目前，材料厂家正在研制热成形钢板的屈服强度在2000Mpa左右，越来越超高强度钢板被汽车行业广泛应用，这使得三维五轴激光切割机产品越来越得到更多的应用。