三维激光切割加工人工示教、夹具工装介绍

激光加工工艺介绍激光加工是利用激光束对材料进行切割、焊接、打孔、蚀刻等加工的一种现代化的加工方法。

激光加工具有无接触、高精度、高效率、无污染等优点，被广泛应用于各个领域。

本文将对激光加工的工艺流程、设备和应用进行介绍。

激光加工的工艺流程包括激光束的发射、对焦、照射和控制等步骤。

首先，通过激光器产生激光束。

激光器一般采用气体激光器、固体激光器或半导体激光器。

激光束发出后，通过光学系统进行对焦，使激光束的能量聚焦到一个很小的区域内。

然后，激光束照射到工件上，对工件进行加热、融化或气化。

最后，通过对激光束的控制，完成所需的加工操作。

激光加工设备主要包括激光器、光学系统、运动系统和控制系统。

激光器是激光加工的核心部件，产生高能量、高单色度的激光束。

光学系统由透镜、反射镜和焦距调节装置组成，用于对激光束进行调节、聚焦和对准。

运动系统包括平台、夹具和运动控制装置，用于控制工件的运动和位置。

控制系统负责对激光器、光学系统和运动系统进行整合和控制，使其协调工作，实现精确的加工效果。

激光加工广泛应用于各个行业。

在制造业中，激光切割被用于金属板材、塑料、木材等材料的切割，具有高速、精度高的特点。

激光焊接可在电子、汽车、航空等行业中应用于焊接电子元器件、汽车零部件、飞机结构等。

激光打孔常用于金属板材、陶瓷、玻璃等材料的孔洞加工，在电子、光电、医疗等领域有广泛应用。

激光蚀刻可用于制作微电子元件、标识、图案等，被广泛应用于印刷、电子制造和工艺加工等领域。

激光加工工艺具有许多优点。

首先，激光加工无接触，避免了对工件的物理损伤，不会产生变形和应力。

其次，激光束具有很高的能量密度，能够实现高精度的加工，切割、焊接、打孔等过程精度较高，零件形状复杂度较高的工艺更适用于激光加工。

此外，激光加工速度快，效率高，适用于批量生产。

而且，激光加工过程无需接触工件，无需使用刀具，无需冷却液，无需消耗材料，无产生机械碰撞声和振动，减少了噪音和污染。

激光切割作业指导书引言概述：激光切割是一种高精度、高效率的金属加工技术，广泛应用于汽车、航空航天、电子等行业。

为了确保激光切割作业的安全和效率，特编写本指导书，详细介绍激光切割的操作流程、注意事项和常见问题解决方法。

一、激光切割设备的准备1.1 确保激光切割设备处于良好状态：检查激光切割机的各部件是否完好，激光器是否正常工作，光路是否清洁。

1.2 设置激光切割参数：根据要切割的材料种类和厚度，设置合适的激光功率、切割速度温和压参数。

1.3 安装并调试工件夹具：确保工件夹具稳固可靠，避免在切割过程中浮现挪移或者颤动的情况。

二、激光切割操作流程2.1 准备工件：将待切割材料放置在工作台上，并用夹具固定好位置。

2.2 启动激光切割机：按照操作手册上的步骤启动激光切割机，确保各项参数设置正确。

2.3 进行切割操作：根据设计好的切割路径，启动激光切割机进行切割，注意观察切割过程中是否有异常情况发生。

三、激光切割注意事项3.1 注意安全防护：在进行激光切割作业时，必须佩戴防护眼镜和手套，避免激光辐射对人体造成伤害。

3.2 防止材料变形：在切割过程中，要注意控制切割速度温和压，避免材料因过热而变形。

3.3 定期维护设备：定期清洁激光切割机的光路和镜片，及时更换磨损的部件，确保设备的正常运行。

四、常见问题解决方法4.1 切割边缘质量差：可能是激光功率不足或者切割速度过快，调整参数即可解决。

4.2 切割过程中浮现异响：可能是工件夹具松动或者激光头有异物，停机检查并处理。

4.3 切割不稳定：可能是气压不足或者切割路径设计不合理，调整气压或者重新设计路径。

五、激光切割作业结束5.1 关闭激光切割机：在完成切割作业后，按照操作手册上的步骤关闭激光切割机。

5.2 清理工作台和设备：清理工作台上的切割残渣和设备表面的污垢，保持工作环境整洁。

5.3 定期维护设备：定期对激光切割机进行维护保养，延长设备的使用寿命。

通过本指导书的详细介绍，相信您能够更加熟练地进行激光切割作业，确保作业的安全和效率。

随着国内制造业产能的逐步过剩，在市场趋于饱和的前提下，提高自身产品的市场占有率变得越来越重要，这就要求企业极大提高自身对市场需求的敏感度。

平面激光和三维激光，由于其柔性加工能力强，生产转变快，前期工装投入小的特点，越来越受到市场的青睐。

而上述优势的体现就离不开其所用到的工装的制作，好的工装往往能更好的发挥设备的柔性加工能力，对最终产品的质量也能起到好的保障。

不同类型的工装制作探讨不同的设备用到的工装不同，大致可分为两大类：二维工装和三维工装。

以下分别对其进行说明。

二维工装二维工装主要用在平面激光上，用于平面钢板的激光切割，其主要作用为支撑钢板，同时保证设备能够顺利在钢板上进行相应的切割作业。

由于二维切割作业是在一个平面内完成，因此其需求的工装相对比较简单，只需要保证二维平面上的加工能够顺利进行即可，在设计制作过程中，首先要确定设备的加工范围，也就是最大加工平面尺寸，确定最大尺寸后，依据设备加工盲区、边界尺寸等数据进行切割工装的设计。

一般选用钢板作为基础材料，在设计过程中要选取合理的支撑间隙，以保证原材料在切割过程中不会产生由于自重造成的变形。

为了保证切割质量，延长工装的使用时间，需要对制作工装用的钢板进行二次加工，使原材料与钢板的支撑是一个个的点，整个工装是利用钢板上的点将原材料支撑起来，同时为了避免尖锐点对原材料造成划伤，最好将接触点设计为圆弧面，如图1所示，接触点部位结构如图2所示。

图1 支撑用钢板结构图2 接触点部位结构支撑用的钢板是固定在基桥上面，基桥制作可以依据具体需求，选用角钢进行焊接，强度满足使用需求即可。

需要注意的是在将钢板固定在基桥上面时，最好选择螺接的方式，激光切割工装属于易损件，在经过长期使用后，支撑用钢板不可避免会出现被激光损害的现象，需要定期对其进行更换，采取螺接的方式可以减少更换费用，提高更换速度。

并且在总成装配过程中，要确保支撑用钢板的间隙最好不要超过100mm，以免发生切割后产品和原材料坠落。

工装夹具分类及定义
工装夹具是指用于固定、支撑、定位或保护工件的工具和设备。

根据其功能和用途的不同，可以将工装夹具分为以下几类：
一、固定夹具：固定夹具是用于固定工件，使其在加工过程中保持稳定位置和姿态的夹具。

它通常由夹持装置、支撑装置和定位装置组成。

固定夹具广泛应用于机械加工、焊接、装配等工艺中，能够提高加工精度和效率。

二、支撑夹具：支撑夹具是用于支撑工件，使其在加工过程中保持稳定的夹具。

它通常由支撑装置和夹持装置组成。

支撑夹具主要应用于大型工件加工中，能够避免工件变形和震动，提高加工质量。

三、定位夹具：定位夹具是用于确定工件位置和姿态的夹具。

它通常由定位装置、夹持装置和支撑装置组成。

定位夹具广泛应用于装配工艺中，能够保证零部件的正确位置和相对位置，提高装配精度和效率。

四、保护夹具：保护夹具是用于保护工件表面和形状的夹具。

它通常由保护装置和夹持装置组成。

保护夹具主要应用于对工件进行表面处理、涂装和包装等工艺中，能够防止工件受损和污染，提高产品质量。

五、组合夹具：组合夹具是将多种夹具组合在一起，形成具有多种功能和用途的夹具。

它可以根据工艺要求进行灵活组合和调整，适
用于各种复杂加工和装配工艺。

六、特殊夹具：特殊夹具是为满足特定工艺要求而专门设计的夹具。

它通常具有特殊的结构和功能，能够解决特殊工艺中的难题，提高加工效率和质量。

工装夹具在工业生产中发挥着重要的作用，不仅能够提高生产效率和质量，还能够保护工件和设备，减少损耗和事故。

不同类型的工装夹具在不同工艺中都有着独特的应用价值，为工业生产提供了强大的支撑和保障。

激光切割技术综述三维激光切割技术在汽车制造中的应用1 前言激光是自1960 年问世后就很快发展并在实际中得到应有的高新技术。

随着对相关基本理论研究的不断深化，各类激光器元件的不断发展，从而使其应用领域也不断拓宽，应用规模逐渐扩大，所获得的经济效益和社会效益更加显著。

激光切割技术以其切缝窄、工件变形小、无接触性，以及广泛的适应性和灵活性在工业领域应用广泛，而且整个工艺过程对环境没有污染。

激光切割技术是激光加工应用领域的重要部分，是当前世界上先进的切割工艺之一。

其最主要的四个工艺参数为:激光功率、切割速度、焦点位置及辅助气体压力。

本文综述了三维激光切割技术的原理，优点及其装备,重点阐述了三维激光切割技术在汽车覆盖件及内饰件生产中的作用, 并对其今后的发展趋势做出了展望。

2 激光切割原理激光切割时，能量以光的形式集中成一条高密度的光束,光束传递到工作表面，产生足够的热量，使材料熔化，加之与光束同轴的高压气体直接除去熔隔金属，从而达到切割的目的，这说明激光切割加工同机床的机械加工有着本质的区别。

它是利用从激光发生器发射出的激光束，经外电路系统，聚焦成高功率密度的激光束照射条件，激光热量被工件材料吸收，工件温度急剧上升，到达沸点后，材料开始———————————————————————————————————————————————汽化并形成孔洞，随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝。

切缝时的工艺参数(切割速度，激光器功率，气体压力等)及运动轨迹均由数控系统控制，割缝处的熔渣被一定压力的辅助气体吹除。

3 激光切割优点及其存在的问题激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术，也是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。

它占整个激光加工业的70,以上。

激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度和高适应性的特点。

同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切缝边缘垂直度好、切边光滑、切割过程容易实现自动化控制等优点。

三维立体激光切割主要参数X,Y工作范围：1300mm*2500mm切割聚焦镜头：F=80mm最大激光输出功率：500W调继冲频率：$300Hz电源脉冲宽度：0.5ms-2ms激光器：双灯镀金聚光腔切割接口卡：CNC3000控制卡切割软件：适应PLT,DXF等格式制冷功率：4W重复定位精度：±0.03/300mm空程速度：0-20000mm/min 切割速度：0-15000mm/min切割穿孔切割穿孔技术：任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一小孔。

早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。

对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法：(1)爆破穿孔：(Blastdrilling)，材料经连续激光的照射后在中心形成一凹坑,然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔。

一般孔的大小与板厚有关,爆破穿孔平均直径为板厚的一半,因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大,且不圆,不宜在要求较高的零件上使用(如石油筛缝管),只能用于废料上。

此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同,飞溅较大。

(2)脉冲穿孔：(Pulsedrilling)采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。

每个脉冲激光只产生小的微粒喷射,逐步深入,因此厚板穿孔时间需要几秒钟。

一旦穿孔完成,立即将辅助气体换成氧气进行切割。

这样穿孔直径较小,其穿孔质量优于爆破穿孔。

为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率;更重要的时光束的时间和空间特性,因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。

此外脉冲穿孔还须要有较可靠的气路控制系统,以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。

在采用脉冲穿孔的情况下,为了获得高质量的切口,从工件静止时的脉冲穿孔到工件等速连续切割的过渡技术应以重视。

从理论上讲通常可改变加速段的切割条件：如焦距、喷嘴位置、气体压力等,但实际上由于时间太短改变以上条件的可能性不大。

三维激光切割不锈钢薄壁圆形钢管的夹具设计作者：梁万冀来源：《科技创新导报》 2014年第10期梁万冀(广东省高级技工学校)摘要：应用三维激光切割不锈钢薄壁圆形钢管时，有与薄壁钢管刚性差容易造成在切割过程中引起钢管变形，通过对夹具进行设计能够避免此种情况的出现，同时确保不锈钢钢管的加工质量，提高生产效率。

关键词：夹具不锈钢圆管薄壁激光切割设计中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)04(a)-0062-02随着加工科技的飞速发展。

传统切割技术已经逐渐发展为高科技、高精度、高灵活性以及高效率的新型切割方法。

在此种情况下，科技含量更高，切割手段更加先进的激光切割技术也开始发展起来。

激光切割目前已经成为加工领域应用最为广泛的切割方法，约占材料加工的60%以上。

三维激光切割在激光切割的基础上更进一步，其具有切缝不变形、加工精度高、切割速度快、切口无毛刺、不受加工形状限制且热影响区小等优点，特别是在切割圆形不锈钢薄壁钢管方面意义重大。

不锈钢薄壁圆管由于具有经久耐用外观靓丽等优点，因此被应用于各个领域，作为明管的安装材料有着卫生环保、经济适用、安全可靠等优点。

同时在生活用水、煤气管路、消防管网、供暖系统中也有着广泛的应用。

但由于不锈钢薄壁圆管存在刚性差、强度低的特点，在加工切割时容易造成变形。

因此设计适用于不锈钢薄壁圆管切割的夹具意义重大，不仅能够提高加工质量同时也能够提高大规模生产的效率。

1 激光切割1.1 激光切割的机理及分类激光切割的原理为重复或者连续的脉冲激光，在切割时激光聚集为极小的光斑，此时光斑的功率密度是特别高的,被光斑照射到的材料会急速的融化，使之汽化或者液化，在切割材料表面形成小孔，通过激光或者切割材料的移动，是小孔连续形成一条细小的切割线，通过激光连续或者重复照射，并且应用与激光同轴的高速气流吹除已经融化的物质，从而达到切断被切割工件的目的。

通常辅助气体的选择根据被切割工件的不同而不同。

三工激光雕刻切割机安全操作及保养规程1. 引言三工激光雕刻切割机是一种高效、精确的工具，广泛应用于雕刻制作、切割加工等行业。

为了确保操作人员的安全，延长设备的使用寿命，本文将介绍三工激光雕刻切割机的安全操作及保养规程。

2. 操作前的准备工作在操作三工激光雕刻切割机之前，必须做好以下准备工作：2.1 工作环境确保工作环境清洁、通风良好，并且远离易燃物品。

准备好适当的照明设备，确保操作视野清晰。

2.2 穿戴防护装备操作人员应穿戴防护眼镜、手套等个人防护装备，确保安全操作。

2.3 设备检查检查设备的电源线、冷却系统、激光器等部分是否正常运行，并确保设备周围没有杂物堆积。

3. 安全操作指南为确保个人安全和设备正常运行，操作人员需遵循以下安全操作指南：3.1 开机与关机在开启或关闭三工激光雕刻切割机时，必须按照设备制造商提供的操作手册进行。

严禁在设备正在运行时随意开启或关闭电源。

3.2 切割材料选择选择适合的切割材料，避免使用易燃或有毒材料。

在操作过程中，严禁将手指或其他物体靠近激光束。

3.3 及时故障排除在操作过程中，如发现异常情况或设备故障，应立即停止操作，并按照设备制造商提供的故障排除指南进行处理。

3.4 避免过度使用避免长时间连续使用三工激光雕刻切割机，以免对设备造成过度损耗。

在大量切割或雕刻任务中，适当进行休息和冷却。

3.5 禁止未经授权的人员操作只有经过培训和授权的人员才能操作三工激光雕刻切割机。

未经授权的人员严禁接触激光器或进行任何操作。

3.6 定期维护与保养按照设备制造商提供的维护手册，定期对三工激光雕刻切割机进行维护和保养，包括清洁设备、更换易损件等。

4. 设备保养规程为延长三工激光雕刻切割机的使用寿命和保持其正常运行，以下是设备的保养规程：4.1 清洁设备定期清洁设备外观和内部部件，确保设备表面没有灰尘或杂物积聚。

清洁过程中，使用柔软的布料和适当的清洁剂，避免使用过硬或腐蚀性物质。

4.2 激光器维护定期检查激光器的工作状态，并清洁激光器表面。

三维激光切割系统系统选型：1. 根据工件大小选配不同臂长的机械手。

在置顶安装的情况下，机械手为半球面的工作区域，考虑到用户的实际加工情况和后期产品升级空间，建议采用臂长2.01米的机械手，可达直径3米的半球形加工区域。

2. 根据工件材质和厚薄选配不同功率级别的光纤激光器。

金属的切割以碳钢、铝和不锈钢三种为代表，铝等为高反射材料，同样料厚情况下需选配更大功率的激光器，碳钢比较容易切割，典型参数为2MM内厚碳钢选用200W激光器。

具体选型可接洽我公司工艺工程师。

3. 根据工件厚薄选配不同焦距的切割头，有3、5、7英寸可供选配。

6mm以下薄板切割可选5英寸的中焦距切割头，6mm 以上中厚板切割一般选用7英寸的长焦距切割头。

4. 根据实际需要选配离线编程软件。

三维光纤激光切割机器人的技术优势(1)三维切割系统的优势第一，切割速度快，为同类产品的两倍。

第二，切割精度高。

系统重复定位精度高达±100um。

第三，可切割<φ2mm的小圆，切割效果圆滑美观，目测无形变和毛刺。

单个小圆切割时间可控制在2s 内。

第四，选配臂长2.01m的机械手，除了实现直径达3m的半球形三维加工区域外，还可实现3m×1.5m 的二维平面切割。

第五，根据实际需要选配离线编程软件，可读取UG、SolidWork等三维软件导出格式的数模，修改后直接生成切割轨迹，代替人工示教，简单易用。

(2)采用IPG光纤激光器和激光电源激光器性能稳定，可使产品整体质量得到安全保障。

光纤激光器具有散热面积大、光束质量好、体积小巧等优点，同体积庞大的气体激光器和固体激光器相比具有明显的优势。

(3)采用美国进口激光切割头配置美国进口的激光切割头，通过机械手编程控制，保持最佳的焦距，确保最佳的切割效果，避免了材料不平整时，焦距变化问题引起的材料报废。

(4)机械手控制系统采用机械人操控系统，可提供适合每一种零部件的全方位机器人生产解决方案。