三维五轴激光切割技术浅析

在汽车制造中，生产普通汽车需要 1000- 1500套冲压模具，约占整车生产所需模具 的40%。传统的直接冲压加工方法对磨具造成了巨大的损耗。在加工过程中需要经常修理甚至更换，效率低，成本高。

激光作为一种先进的加工方法，可以提供最小的热影响区域和最小的局部变形。非接触加工方法对工件无力，工件无机械变形，刀具无加工磨损，切割能力不受切割材料硬度的影响。特别是汽车热成型部件，其高强度钢屈服强度可达1500MPa，传统冲压几乎无法加工，三维激光切割已成为最有效的加工方法，在加工过程中应用越来越多。

轻型汽车的发展使节能、环保和安全成为汽车设计和生产过程中必须考虑的因素。热冲压超高强度钢板可以降低油耗，提高B柱、A柱、前/后保险杠、前/后门防撞梁、门槛、地板通道、顶盖纵梁、车顶侧梁、车窗加固筋、门板加固筋、横向支撑架、悬架固定架、纵向轴承梁等重要结构件，适用于三维激光切割。与二维激光切割相比，三维激光切割机床和编程更加复杂，但也涉及工具等辅助设备，车身冲压激光切割不仅保证切割质量和精度，而且考虑切割效率，以中国激光三维五轴激光设备为例，分享切割过程中的一些技能。

1) 可靠的毛坯工件

成型部件在成型过程中可能会出现断裂、翻转、褶皱、回弹等问题，形成少量的变形和尺寸误差。三维五轴激光切割机可以通过浮动轴自动补偿这些误差，以确保正常加工。如果加工尺寸误差较大的冲压部件，可能会导致切割质量和精度不稳定，甚至导致三维激光切割头碰撞，损坏喷嘴和陶瓷环。为了获得稳定的切割质量和精度，需要有合格的空白部件。良好的模具是稳定空白部件的前提，及时修复磨损的模具，以确保合格部件的压力。

2) 工装可靠

工具必须能够很好地匹配工件，并在一些激光切割区域增加挡光板，以防止激光对工件另一侧的燃烧或燃烧工件。对于大多数多生产线生产，大多采用特殊的模拟工具（图2），精度好，形状小，稳定性好，可重复使用，也可在工具上安装电控夹具和工件检测装置，有助于确保设备的持续稳定生产。虽然网格临时工具（图3）缺乏一定的可靠性和稳定性，但生产简单、快速、低成本，特别适用于小批量试生产行业加工，广泛应用于模具制造甚至一些热成形线行业。

3) 编程合理

安排合理的切割顺序，尽可能少地旋转和摆动切割头，以确保完成切割。大路径力争不回头，可以大大节省切割时间，提高生产节奏，如图4所示A柱子的切割，图5和图6分别是两个步行顺序，图5因为切割头的摆动比图6少，所以切割相同的工件图5程序比图6程序快。

4) 优化切割动作

切割高度优化，空程移动采用蛙跳动作，充分利用浮轴的有效行程，在保证切割头安全通过的前提下，尽量靠近工件表面，节省空程时间。

5) 切割参数

影响切割质量的因素包括参数（功率、速度、气压、焦点）、气体质量（一般采用空气或氮气切割，需要及时维护空气压缩机和过滤装置，确保切割气体质量稳定）、喷嘴完好、高跟踪稳定、光学镜片清洁等。

除上述因素外，切割角度对三维激光切割也有很大的影响。一般来说，在平板加工中，激光切割头始终垂直于工件表面，但在三维切割中，由于工件为三维异形件，如果切割头始终与工件表面垂直，可能会与工件发生碰撞（图8）。我们需要实时修改切割头和切割面的角度，以确保切割头的安全（图9）。

当切割进入拐角时，系统速度会减慢。因此，如果相同的参数被切割，它将导致过度燃烧和悬挂渣。为了获得良好的切割质量，将采用不同的参数和直线AUTOBOT3015-3300W

三维五轴激光切割机切割1.2mm以热成形件为例(表1)，可根据工件的复杂性设置不同的参数，以保证切割质量的一致性。

尺寸工件

整体门环（图10）的出现大大提高了汽车的安全性。这种大型成型部件需要一个更大的三维五轴激光切割机。一般标准的三维五轴激光切割机振幅为3*1.5m，它可以满足绝大多数汽车成型部件的激光切割，这种整体门环可以更大，比如4*2m、4*2.5m大幅面三维五轴激光切割机实现整体加工，无需二次定位，可靠性和稳定性更好。

近年来，我国热冲压成型技术和热冲压生产线发展迅速，市场需求快速增长。华工激光生产的三维五轴激光切割设备切割效率与国外进口设备相当，价格仅占进口设备的70%左右，具有交货期短、服务成本低的优点。与进口设备相比，核心单元切割头和光源本地化节省了100多万元，而热成形线需要配备4-6台汽车热成形三维五轴激光切割机。一条线可以为用户节省近100万台设备的投资成本。目前，它已被热成型企业大量采购。

AUTOBOT3015三维五轴激光切割机主要解决成型部件的切割和边缘修复问题。其特点是精度高、速度快、动态性能好，配备高性能旋转工作台，可满足汽车行业的高节拍要求。

产品特点：

l 稳定性：采用龙门双驱结构，稳定性好，可保证长期高速高精度稳定

l 高效率:******合成定位速度170m/min,******合成加速度1.7G,旋转工作台3s可完成单次变位。

l 安全性：机床安全防护符合CE******安全标准。

l 性价比:性能不亚于进口设备，交货期短，成本投入少，使用维护成本低。