【摘要】: 本文論述了一（yī）種大（dà）幅麵高功率光纖激光切割機，附（fù）帶坡口（kǒu）功能（néng），加工幅麵可根據用（yòng）戶板材進行定製。該（gāi）產品為集激（jī）光切割、精密機械、數控技術等學科於一體的高（gāo）新技術產品，主要用於中（zhōng）厚碳鋼板、不鏽鋼板等材料的切（qiē）割，具有高精度、高效率、高性價比等特點。

     在光纖激光切（qiē）割中（zhōng）厚板技（jì）術（shù）成熟之前，大部分（fèn）廠家依舊使用二氧化（huà）碳激光切割、等離子切割（gē）和火焰切割進行下料，尤其以等離子切割機為主，因其加工的（de）板厚能（néng）囊括工程機械的80％。現階段，隨著激光（guāng）功率和切割工藝的提升，激光切割正逐步替代等離（lí）子切割機，並且國內外（wài）都出現了大幅麵高功率光纖激光切割機，激光切（qiē）割機在切割速度和切割質量方（fāng）麵對比等離子切割機都具有明顯優勢。

     本文設計的用於大幅麵板材加工的激光切割機，切割板材最大尺（chǐ）寸為 12000mm×3000mm，如圖 1 所示，其主要由以下幾部分組（zǔ）成 : 機床主機部分、排 煙集塵係統、電氣（qì）控製部分、冷水（shuǐ）機組。機床主機部分是整個光纖激（jī）光切割機最主要的組成部分，其切割功能和切割精度都是（shì）由主機部分來實（shí）現的。排煙集塵係統是將切割（gē）過程中產生的煙塵收（shōu）集，先後通（tōng）過抽風區域、吸風道（dào）等進入到集塵器（qì）淨（jìng）化後排放。電（diàn）氣控製部分是保證各種（zhǒng）圖形運行軌跡的（de）重要組成部（bù）分，由數控係統和低壓電氣係統組成。水（shuǐ）冷機（jī）組（zǔ）放置於（yú）整機的側麵，提供整機設備的冷卻功能。根據設計相關要求，確定主（zhǔ）要技術參數如表 1 所（suǒ）示。

     如圖 2 所示，機床主機部分由機身、橫梁、Z 軸、光（guāng）路、工作台、輔助部分（防（fáng）護罩、氣路及水路）、操作台等七部分組成。機身采用分段式機架，以第一段基礎機（jī）身為基準依次將各段機（jī）身拚接成兩條平行的整體，保證機架兩側導軌、齒條（tiáo）安裝麵精度的（de）一致性，機身地（dì）腳和機身拚接位置處（chù）裝有多套調節組件，調整導軌高度及側麵定（dìng）位（wèi），調整組件直接（jiē）固定在水泥預（yù）埋鐵底座上。橫梁為分體式（shì）加高型設計，分為左、右兩側橫梁（liáng）底座、上橫梁三部分（fèn），這種設計方式很好地解（jiě）決（jué）了加（jiā）高橫梁的加工困（kùn）難問（wèn）題。橫梁底座上安裝有X 軸電機、減速機、齒輪及潤滑輪 ; 直線導軌（guǐ）導向，齒輪齒條齧合，確保傳動精度 ; 滑（huá）塊上配有導（dǎo）軌刮屑板，用來清除導軌上的塵垢。Z 軸（zhóu）為控製切（qiē）割頭上下運動的部件，切割頭的上下（xià）運動由數控係統控製伺服電機，電機（jī）帶動滑台上下往（wǎng）複運動，Z 軸既可以作為（wéi）一個數 控軸進行單獨的插補運（yùn）動，同時能和 X、Y 軸聯動，其內部安裝有控製切割輔助氣（qì）體的電磁閥、比例閥等相關部件。

     排煙集塵係統主要（yào）由吸（xī）塵管道、吸風小車、吹風風機、集塵器組成。在切割平台一側安裝方形吸風風（fēng）道，風道上方裝有一個可（kě）隨（suí）切割機一起移動的滑動吸風小車，並在切割平台（tái）的另一側裝有吹風（fēng）風機。吹風風機（jī）、切割頭、滑動吸風小車三點一線，利用切割平台上的工作台齒板與所要切割的鋼板形成平台隔柵風道。在（zài）切割（gē）鋼板時，吹（chuī）風風機將產生的切割煙塵、粉塵（chén）通過隔柵風道吹向滑動吸風小（xiǎo）車（chē），被其吸入吸風道後進入到除塵器中淨化後排放。

     如圖 3 所示為方形吸風道、密封皮帶滑動吸風小車的結構形式，為吹吸式除塵係統的重要（yào）組（zǔ）成部分。工作（zuò）時，密封皮帶在管道係統負壓下緊緊地貼在方形吸風道上方，起密封作用。在滑動吸風小車內有四個滾軸（zhóu），密封皮帶在此處被滾軸頂起，這樣便使煙塵通過（guò）吸風小（xiǎo）車內部結構後進入到方形吸風道中，最後（hòu）被輸送到（dào）除塵器（qì）中淨化排放。

     如圖 4 所示，機床各部（bù）件之間緊密聯（lián）係，相輔相成 : 穩壓電源（yuán）是機床穩定運行的保證，它為水冷機、激光器及（jí）主機提供優質電源 ; 水冷機（jī）為激光器及主機切割頭（tóu）提供水循環冷卻，輔助氣體（tǐ）（O2、N2 及空氣）的作用為切割時助燃及散熱、及時吹掉切（qiē）割時產生的熔渣 ; 排（pái）煙集塵係統及時將切割（gē）煙塵收集，淨化排放等，這些部件都為切割主機服務，為（wéi）機床正常加工保駕護航（háng）。

     如表 2 所示，15kW、20kW 激光切割機與300A 等離（lí）子切割機速度對比，黑色加深標記（jì）部分的激光切割機速度參數大於等離（lí）子（zǐ）切割速度，切割不鏽鋼 的速度（dù）已全麵（miàn）超越等離子，經數據分析，20mm 以內的碳鋼，激光切割的（de）速度是等離子的兩倍，這給企業帶來的效率提升非（fēi）常明顯，20mm 和 25mm 的（de）碳鋼（gāng）的 切割速度（dù）也略高於等離（lí）子，且切割質量要（yào）遠優於等離子。

     如表 3 所（suǒ）示為高功率激光切割（gē）機（jī）與等離子切割精度對照表。首先（xiān）從機床的加工精度來看，激光切割的精度遠遠高於（yú）等（děng）離子 ; 激光切割的工件垂（chuí）直（zhí）度優於傳統的等離子加工 ; 激光切割的切縫（féng）很窄，可實現 共邊切割，能提高材料的利（lì）用率 ;由於（yú）激光切割能量更集中，速度更快，所以熱影響區域較（jiào）小，減少零（líng）件（jiàn）的變形 ; 從斷麵質量來看，激光（guāng）切割的斷麵要優於等離子切（qiē）割（gē），甚至能切出鏡麵效果，同時保證刮渣較少 ; 另外激光切（qiē）孔小，很多原先需要後續轉運鑽孔的 工序可以在（zài）切割時就完（wán）成 ; 另外（wài），近兩（liǎng）年剖口切割技術的推出對厚板加工起到了很大影響，省（shěng）去銑邊機、坡口機打剖口這（zhè）種後續的處（chù）理工序，節省了人力物力，激（jī）光切割工作環境也更加清潔。

     如表 4 所示為高精度激光切割機與等離子切割成本對比（bǐ）。雖然激光切割機的一次性（xìng）投入要大於等離子切割，因為激光切割機是由很多精密零件組成，機械零件的成本更高。但從設備耗材成本方麵，等離子的成本（běn）非常高。例如（rú），整個割炬（噴嘴、旋流環、電極等）需（xū）要在幾（jǐ）個小時內更換，等離子切割機耗電量很大（dà）。但是激光（guāng）切割機的耗材成本很低，易損件少，幾乎不需要維護。綜合考慮，激光切割（gē）的綜合使用成 本還是要低於等離子切割。

     本文設計了一種大幅麵高功率光纖（xiān）激光切割機（jī），具有切割幅麵大、厚板切割能力強、坡口切（qiē）割功能等特點，可應用於船舶製造、鋼廠等行業（yè）。本文較為詳細地介紹了其機械結構的組成部分及與等離子切割機對比（bǐ）存在的優（yōu）勢，降低了生產廠家的使用成本，具有高（gāo）效（xiào）的生產加工能力。