激光切割技术在非标零部件中的奇妙应用

（一）高效加工的利器

不锈钢激光切割非标件加工效率高，采用激光切割机进行加工时，可大大减少工件的加工时间。数据显示，相比传统加工方式，激光切割能将加工时间缩短 [X]% 以上。并且由于工件无需机械夹紧和定位，因而可以大大提高生产效率。此外，在保证产品质量的情况下还可降低生产成本。

（二）高精度的保障

利用数控机床对工件进行加工时，能够有效控制工件的尺寸精度及形状精度。例如孔径、锥度等可精确到极小的误差范围内。激光切割技术以其极高的精度闻名，激光束的直径极小，可以实现极其精细的切割效果，甚至可以切割出非常复杂和微小的图案。这对于要求高精度、高质量的非标零部件加工行业来说，尤为重要。

（三）自动化的体现

采用数控机床进行加工时，可实现自动上下料、自动排屑等功能。而且通过计算机控制系统还能实现自动编程及监控操作过程等功能。例如，市场上的激光切割机都是与数控系统配套实现自动化的，自动控制设备可以被添加到现有的系统中，随着生产要求的提高进行升级。基本的自动操作包括自动上料、自动下料、自动连接到存储系统。

（四）强适应性与定制化

根据不同零件的材质及结构特点选择合适的加工参数后便可直接使用，适应性强。同时也可根据客户要求提供定制服务。例如上海磐云科技有限公司专注非标定制自动化设备的研发和生产，为客户量身定制设备，公司的软件、硬件、结构、总成测试全部为自主研发，能够满足不同客户的个性化需求。

（五）环保性能佳

随着人们环保意识的提高以及相关政策的出台与实施，越来越多的企业开始注重产品的环保性能。而不锈钢材料作为一种绿色环保材料则越来越受到市场的青睐。激光切割过程中的能量利用率高，废料少，对环境的影响小，符合环保要求。

二、激光切割在非标零部件中的具体优势

（一）切割效果好

在汽车零部件制造中，三维激光切割技术展现出了卓越的优势。首先，其精度极高，许多零部件的加工都需要进行开孔和斜面加工，传统加工一般要分为多个步骤然后手工完成，整体需要三到四个工序，加工时间长，且无法保证加工件的重复精度。而三维激光切割技术一台设备完成截断、开孔和斜切三道工序，加工效率高，能保证加工件的精度在极小的误差范围内。例如，加工精度可达到 ±0.05mm，大大提高了汽车零部件的质量。其次，速度快，传统加工方式无法顺应目前要求高效的生产需求，而三维激光切割技术大大缩短了加工时间，相比传统加工方式速度能提高数倍甚至几十倍。再者，损耗低，传统加工方式在加工过程中会产生大量的材料浪费，而三维激光切割技术利用聚焦激光切割过程中使用的光束会产生较窄的切口，热影响区小，减少了热损坏且无法使用的材料的数量，降低了材料损耗。

（二）提高生产效率

激光切割的光斑小，能够实现高精度切割。例如在电子行业中，精密电子零件的加工要求极高的精度，激光切割可以精确到微米级别，满足了这些零件的加工需求。同时，激光切割速度快，能够在极短的时间内完成复杂的切割任务，大幅缩短了生产周期。在大批量生产中，这种速度优势尤为明显。例如，在一些家电制造企业中，采用激光切割技术对面板进行加工试样，速度极快，大大提高了加工效率。激光切割技术的这些优势有效提升了企业的竞争力，使企业能够在激烈的市场竞争中脱颖而出。

（三）降低成本

激光切割技术在非标零部件加工中能够有效降低成本。一方面，材料损耗少，激光切割的高精度和小切口能够减少材料的浪费，提高材料的利用率。数据显示，采用激光切割技术可以使材料利用率提高 [X]% 以上，降低了原材料成本。另一方面，降低了模具生产维护费用。在传统加工中，各部件切割都需要模具，单套产品线模具成本大，而且调试人工耗时长。而采用激光切割技术，可将成本大大降低，无需模具即可切割，缩短整体生产周期。例如，在汽车制造中，一款车型就是一套模具，汽车更新换代快，三维激光切割技术就能很好地为企业节省成本。

三、不同场景下的应用与选择

（一）辅助气压的影响

在激光切割过程中，辅助气压起着至关重要的作用。辅助气体能够吹掉切割时产生的熔渣，避免熔渣粘附在工件上影响切割质量。同时，辅助气体还能冷却切割的热影响区，减少热变形和热应力，提高切割精度。

对于部分金属材料和非金属材料，一般使用惰性气体或压缩空气作为辅助气体，防止材料燃烧。例如在铝合金材料的切割中，使用惰性气体可以有效保护材料，避免氧化。而对绝大多数金属材料，则使用活性气体如氧气，因为氧气能够氧化金属表面，提高切割效率。

然而，辅助气压并非越高越好。当辅助气压过高时，材料表面会出现涡流，削弱去除熔融物的能力，导致切缝变宽，切割面粗糙。数据显示，当气压过高时，切缝宽度可能会增加 [X]% 以上。当气压过低时，又不能完全吹走熔融物，材料下表面就会粘附沾渣。因此，在实际应用中，需要根据不同的材料和切割要求，合理调节辅助气体压力，以获得最佳的切割质量。

（二）激光功率的影响

激光功率的大小对切割速度、切缝宽度、厚度和质量有着显著影响。一般来说，激光功率越大，切割速度越快，可切割的材料厚度也越厚。例如，高功率的激光切割机可以轻松切割 [X] mm 以上的不锈钢板材，而低功率的设备可能只能切割较薄的材料。

同时，激光功率也会影响切缝宽度。功率过大时，整个切割面会熔化，切缝过大，得不到良好的切割质量。而功率过小时，材料可能无法完全切割，切割断面上会产生瘤疤。此外，激光功率还会影响切割面的粗糙度。合适的激光功率能够使切割面光滑平整，提高工件的质量。

在实际应用中，需要根据材料的特性和切割要求，选择合适的激光功率。对于导热性能好、熔点高以及切割表面反射率高的材料，需要较大的激光功率。而对于一些较薄的材料或对切割精度要求较高的工件，则需要适当降低激光功率。

（三）切割速度的影响

切割速度与切缝宽度呈现出一种非线性的反比关系。当切割速度比较慢时，激光能量在切缝的作用时间延长，导致切缝宽度增大。例如，当切割速度降低 [X]% 时，切缝宽度可能会增加 [X] mm。当速度过慢时，激光束作用时间太长，工件的上切缝和下切缝相差就会很大，切割的质量下降，生产效率也将大大降低。

随着切割速度的升高，激光束能量在工件上的作用时间变短，热扩散和热传导效应变小，切缝的宽度也相应变小。但当速度过快时，被切割的工件材料会由于切割热量输入的不足出现切不透的情况，熔化的材料不能及时被吹掉，这些熔融物将会使切缝重新焊接。

因此，在实际应用中，需要找到一个合适的切割速度，既能保证切割质量，又能提高生产效率。一般来说，可以通过试验和经验积累，确定不同材料和厚度的最佳切割速度。

（四）焦点位置的影响

焦点位置对切面粗糙度、切缝坡度和宽度以及熔融残渣的附着状况有着重要影响。如果焦点位置太超前，被切割的工件下端所吸收的热量增多，会导致被切割的材料和切缝附近被融化的材料呈液态在下表面流动，冷却后被熔化的材料则会呈球状沾附在工件的下表面。

若焦点位置滞后，被切割的材料下端面所能吸收的热量减小，切缝中材料就不能完全融化，在板材下表面就会粘附一些尖锐而短小的残渣。

通常情况下，焦点位置应在工件表面或稍微偏下一点。对于不同的材料，焦点位置的要求也不一样。例如，切割碳钢时，焦点在板材表面时切割质量较好；而不锈钢切割时，焦点应在板材厚度的 1/2 左右时效果更佳。在实际应用中，需要根据材料的特性和切割要求，精确调整焦点位置，以获得最佳的切割效果。

四、数控切割机差异与选择

（一）不同类型数控切割机对比

1. 火焰数控切割机：

• 特点：利用高温火焰将钢板表面加热至燃点并充以高压氧进行燃烧切割。切割成本低，操作相对简单，切割垂直度较好，割面垂直。
• 适用范围：普遍用于普通钢板的切割下料。
• 局限性：整体切割材料变形尺度较大，适应不了高精度切割的需要，切割速度较低，且切割前需预热，花费时间，难以适应无人化操作的需要。

1. 等离子数控切割机：

• 特点：利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化和蒸发来切割。切割速度比火焰切割快，范围宽，能切割多种金属材料，耗电量较大，切割精度介于火焰切割和激光切割之间，割面有一定倾斜。
• 适用范围：可以应用各种金属，如不锈钢、铝板、锰钢板等，碳钢板材也能很好使用。
• 局限性：在切割高反材料时，如厚度大于 3mm 的铜和铝，有一定风险性。

1. 激光数控切割机：

• 特点：利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质进行切割。切割速度最快，精度高，切口细窄，切缝两边平行且与表面垂直，能切割金属和非金属材料。
• 适用范围：应用范围广，无论金属、非金属都可以切割。
• 局限性：加工成本相对较高，通常处理厚度在 100 毫米以下的材料，尤其是在 50 毫米以下表现出色。

（二）根据需求选择产品

用户在选择数控切割机时，应综合考虑实际需要、加工用途和自身条件。如果对切割精度要求较高，且材料适合激光切割，可选择激光数控切割机；若对成本较为敏感，且切割普通钢板，可以考虑火焰数控切割机；对于需要快速切割多种金属材料，且对精度要求不是特别高的情况，等离子数控切割机可能是一个较好的选择。同时，还需考虑设备的能耗、烟尘量等因素。例如，火焰切割能耗最低，激光在切割过程中产生的粉尘较少，等离子在切割时烟雾缭绕灰尘很多，需要较大功率的除尘机来进行除尘。

（三）小型设备与大型设备的适用场景

中小企业由于生产规模相对较小，资金有限，对加工精度要求可能不是特别高，可以优先考虑小型金属激光切割机。如小功率金属激光切割机，虽然功率小，更多适用于薄板切割，但具有灵活、成本低、操作简单占地面积小等优势。例如在广告行业，小功率激光切割机除了能够完成广告企业的切割要求以外，还能提供更加多样化的切割图案；在厨具行业，小功率激光切割机在薄板切割上具有较大的优势；在汽车行业，小功率金属激光切割机可用于车前盖、汽车钣金、汽车排气管等小零件的加工。而对于大型板材的切割，如造船、钢结构、电力等行业，就需要用到数控龙门式切割机。数控龙门式切割机更稳定，可添置多把割炬，甚至可实现多头直条切割，能满足大尺寸工件的切割需求。

五、异型管件的切割解决方案

（一）机器人三维激光切割机 + 7 轴变位机

机器人三维激光切割机 + 7 轴变位机具有诸多优势，尤其适合多品种中等批量管件切割客户。这种切割方式投资相对较小，客户能够在较短的时间内看到成效。其调整便捷，能够快速适应不同类型的异型管件切割需求。例如在汽车制造行业中，对于一些形状复杂的异型管件，如排气管等，机器人三维激光切割机 + 7 轴变位机能够灵活地进行切割，提高生产效率。同时，这种设备能够实现多轴联动切割，可对管件进行全方位的精确加工。数据显示，采用机器人三维激光切割机 + 7 轴变位机，能将管件切割效率提高 [X]% 以上。

（二）高精度激光切割机床 + 变位机

高精度激光切割机床 + 变位机主要针对对管件切割精度要求极高的客户。其精度高，重复精度可达到 ±0.05mm，能够满足高精度异型管件的加工需求。速度快也是其一大特点，相比传统切割方式，能够大大缩短加工时间。然而，设备成本较高是其局限性。例如在航空航天领域，对于异型管件的精度要求极高，高精度激光切割机床 + 变位机就能够发挥重要作用，确保管件的质量和性能。但对于一些成本敏感的企业来说，可能需要谨慎考虑这种设备的投入。

（三）管件切割专机

管件切割专机是根据客户管件产品量身定制的，具有切割速度快、精度高的特点。它适合管件切割量大且要求高的客户。对于一些特定行业，如石油化工等，异型管件的需求量大且对质量要求严格，管件切割专机就能够满足这些需求。所有的设计都是为客户的产品专门打造，能够确保切割的准确性和高效性。例如，某石油化工企业采用管件切割专机后，不仅提高了管件的切割精度，还大大提高了生产效率，降低了生产成本。同时，管件切割专机还可以配备配套的夹具，进一步提高加工的稳定性和可靠性。

六、激光切割技术的未来展望

激光切割技术在非标零部件领域展现出了巨大的重要性和广阔的发展潜力。

首先，从重要性方面来看，激光切割技术以其高效、高精度、自动化、强适应性和环保等特点，成为非标零部件加工的理想选择。在汽车制造、电子行业、航空航天等众多领域，激光切割技术都发挥着关键作用。它不仅提高了生产效率和产品质量，还降低了成本，为企业带来了显著的经济效益。同时，随着环保要求的不断提高，激光切割技术的环保性能也使其在未来的市场竞争中占据优势。

其次，在发展潜力方面，激光切割技术仍有很大的提升空间。一方面，随着激光器技术的不断进步，激光功率将不断提高，切割速度和精度也将进一步提升。这将使激光切割技术能够处理更厚、更硬的材料，拓展其应用范围。另一方面，智能化控制技术的应用将使激光切割设备更加智能化、自动化，实现远程监控、故障诊断和预测性维护，提高设备的可靠性和稳定性。此外，新型材料的研发和应用也将为激光切割技术带来新的机遇。例如，碳纤维、钛合金等新型材料的出现，需要激光切割技术不断创新，以满足这些材料的加工需求。

在未来，我们可以期待激光切割技术在非标零部件领域发挥更大的作用。随着制造业的不断发展和升级，对非标零部件的需求将不断增加。激光切割技术将凭借其独特的优势，成为满足这些需求的重要手段。同时，随着技术的不断创新和进步，激光切割技术也将不断完善和发展，为制造业的发展做出更大的贡献。