三維五軸激光切割機(jī)床作為切割復(fù)雜曲面三維件的激光加工設(shè)備,，在歐洲、日本已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,，而且市場(chǎng)需求越來(lái)越大,，20世紀(jì)70～80年代,，歐、意,、日等國(guó)家已相繼開(kāi)發(fā)三維激光切割機(jī),，技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，機(jī)床原始定位精度也達(dá)到10um級(jí),，是一種能真正地對(duì)三維件進(jìn)行精密激光切割加工的高端設(shè)備,。
然而，由于我國(guó)激光加工設(shè)備起步較晚,，尤其是三維五軸激光切割機(jī)床的制造幾乎還是空白,。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)高端三維激光加工市場(chǎng)一直由國(guó)外廠家壟斷,，銷售價(jià)格和維護(hù)成本也非常昂貴,。為適應(yīng)國(guó)內(nèi)對(duì)三維激光加工越來(lái)越龐大和戰(zhàn)略性地市場(chǎng)需求，大族激光在2010年就積極地對(duì)三維五軸機(jī)床進(jìn)行了研發(fā)試制,，并取得了突破性進(jìn)展,。
圖1 三維五軸激光切割機(jī)床
三維五軸激光切割機(jī)簡(jiǎn)介
三維五軸激光切割機(jī)（圖1）主要適用于航空航天、汽車制造,、工程機(jī)械,、模具、健身器材等領(lǐng)域的碳鋼,、不銹鋼,、鈦合金、鋁合金等材料的三維精密柔性加工,。該設(shè)備具有以下特點(diǎn)：
?、鸥呒荦堥T(mén)式結(jié)構(gòu),，橫梁移動(dòng)，擁有充分的加工空間,。
?、乒饫w激光器電光轉(zhuǎn)換率高，比相同功率CO2激光器能耗低60%,，免光路維護(hù),，激光器無(wú)氣體消耗，設(shè)備運(yùn)行成本低,。
?、侨S頭實(shí)現(xiàn)n×360°無(wú)限旋轉(zhuǎn),，從切割到焊接,，加工頭快速更換，無(wú)需調(diào)節(jié),，提供更穩(wěn)定的加工,。
傳統(tǒng)三維件的加工方式不僅效率低下，而且切割效果也很粗糙,，還經(jīng)常因?yàn)檫_(dá)不到切割精度而造成工件報(bào)廢,。采用三維五軸激光切割機(jī)床，不僅切割精度高,，而且切割端面質(zhì)量光滑,，配備三維離線編程軟件，結(jié)合穩(wěn)定可靠的工件夾具,，對(duì)客戶的批量化工件可以真正做到一次編程,、無(wú)限切割，保證工件品質(zhì)的始終如一,。
大族激光在三維五軸激光切割機(jī)床研發(fā)立項(xiàng)之初,，就前瞻性地提出采用新興的光纖激光器，相比市場(chǎng)上普遍搭配的CO2激光器,，具有無(wú)可比擬的節(jié)能優(yōu)勢(shì)和維護(hù)優(yōu)勢(shì),。同樣功率的激光器，光纖激光器要比CO2激光器電耗低60%,，且沒(méi)有激光器氣體消耗,，光纖激光器也幾乎無(wú)需光路維護(hù)。大族激通過(guò)提供最前沿的激光加工系統(tǒng)解決方案與及時(shí)高效的本地化服務(wù),，為用戶創(chuàng)造最大價(jià)值,。
經(jīng)過(guò)幾年的沉淀，大族激光在三維五軸柔性機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型的基礎(chǔ)上,，針對(duì)不同的客戶需求,，已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)發(fā)了定梁—工作臺(tái)移動(dòng),、懸臂式等結(jié)構(gòu)形式的三維五軸激光切割機(jī)床以適應(yīng)不同行業(yè)的需求，并且都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)順利投產(chǎn),。同時(shí)在機(jī)型的配置上,，還可以為客戶提供“私人定制”服務(wù)，配備電動(dòng)工作臺(tái),、平板和三維件切換工作臺(tái),、數(shù)控旋轉(zhuǎn)臺(tái)、全封閉式集成防護(hù)罩,、環(huán)保型除塵器等以適應(yīng)客戶的個(gè)性需要,。
加工實(shí)例
三維五軸激光切割機(jī)加工技術(shù)在現(xiàn)代汽車零部件制造中的優(yōu)勢(shì)已成為現(xiàn)代汽車制造不可或缺的技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工切割+沖裁模制造方式已成為國(guó)際上大力發(fā)展的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),。
眾所周知,，在模具的制作過(guò)程中，修邊,、沖孔工序一直是模具制造過(guò)程中的難點(diǎn),，特別是一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的斜切、斜沖,、斜翻等大型汽車模具,。修邊線如果采用傳統(tǒng)的制作方式的確十分困難，且需反反復(fù)復(fù)摸索幾次甚至十多次,，給鉗工,、加工設(shè)備帶來(lái)了極大的工作量。不但對(duì)鉗工的技能水平提出了較高的要求,，而且會(huì)嚴(yán)重地影響后工序模具的調(diào)試,。且現(xiàn)實(shí)中有很多修邊、沖孔模的切刃材質(zhì)從成本上考慮采用了合金鋼,，如Cr12,、Cr12MoV等。如果采用傳統(tǒng)的修邊模制作方法,，就難免會(huì)對(duì)刃口進(jìn)行多次堆焊,。由于諸如上面的材料在進(jìn)行多次堆焊的過(guò)程中，容易開(kāi)裂而致使鑲件報(bào)廢,，不得不重新補(bǔ)料再加工,。這樣，不但周期會(huì)被滯后,，而且模具的制作成本也會(huì)大幅增加,。
如果采用三維五軸激光切割機(jī)，在開(kāi)發(fā)汽車零件時(shí),，拉延模樣件試模成功后,，就可以用激光切割來(lái)替代修邊,、沖孔工序，把切割所得的樣件直接用于下一道翻邊工序進(jìn)行試模,，把所得的最終樣件與檢具進(jìn)行比較,，如果有差異，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)上次的修邊線進(jìn)行修整再次切割,，直至成功,。圖2所示為典型的三維五軸光加工零部件。
整個(gè)過(guò)程節(jié)省了兩道工序,，完全改變了傳統(tǒng)的單線串行制作方式,，很大程度上縮短了工藝流程和降低了模具制作成本?；谌S五軸激光切割機(jī)加工技術(shù)在現(xiàn)代模具制作的過(guò)程中有著這樣明顯的優(yōu)勢(shì),，因此，倍受很多模具企業(yè)的青睞,，并得到了廣泛,、成功的應(yīng)用。
結(jié)束語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,，三維五軸激光切割機(jī)床的成功研制，真正代表我國(guó)光學(xué)加工工藝技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展,。三維激光切割機(jī)的開(kāi)發(fā)研制,，打破了我國(guó)金屬板材激光切割立體加工長(zhǎng)期受制于德、意,、日等發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷的被動(dòng)局面,。同時(shí)取得了重大技術(shù)突破，從而使我國(guó)擺脫了該設(shè)備對(duì)進(jìn)口的依賴,，大大縮短了我國(guó)汽車,、航天航空設(shè)備、儀器儀表,、金屬模具,、高檔電氣設(shè)備主件等立體設(shè)備的制造周期，提高勞動(dòng)效率,，降低生產(chǎn)成本,，對(duì)推動(dòng)我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展振興將發(fā)揮無(wú)可替代的作用。