三维光纤激光切割机由专用光纤激光切割头、高精度电容式跟踪系统、光纤激光器以及工业机器人系统组成，对不同厚度的金属板材进行多角度、多方位柔性切割的切割设备。三维机器人激光切割机设备广泛的应用于金属加工、机械制造、汽车零部件制造等对3D工件有加工需求的生产。

 （1）三维激光切割原理

激光通过激光器产生后由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上，使加工物品（表面）受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的熔化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工目的。

（2）光纤的选择

根据金属板材的厚度不同，选用不同的光纤激光器功率，三维切割光纤激光器的功率一般分200W、300W、400W、500W与1000W等多种规格；对不同功率的激光器配备不同的冷却系统，以保障激光器的正常工作。同时要根据机械臂的工作半径和加工工件的大小选定合适长度的操作光纤传输激光以满足客户切割要求。

（3）辅助气体的要求

三维光纤激光切割机采用的辅助气体是99.99%的氧气，这样对切割的精度、速度和切割的断面效果有很大的帮助。

三维光纤激光切割机器人的特点

（1）柔性高 尤其适合小批量的三维钣金切割。其高柔性主要表现在两个方面：

一，对材料的适应性强，激光切割机通过数控程序基本上可以切割任意板材。

二，加工路径由程序控制，如果加工对象发生变化，只须修改程序即可，这一点在零件修边、切孔时体现得尤为明显，因为修边模、冲孔模对其他不同零件的加工无能为力，而且模具的成本高，所以目前三维激光切割有取代修边模、冲孔模的趋势。一般来说三维机械加工的夹具设计及其使用比较复杂，但激光加工时对被加工板材不施加机械加工力，这使得夹具制作变得很简单。此外，一台激光设备如果配套不同的硬件和软件，就可以实现多种功能。

总之，在实际生产中，三维激光切割在提高产品质量、生产效率，缩短产品开发周期、降低劳动强度、节省原材料等方面优势明显。因此，尽管设备成本高、一次性投资大，国内还是有很多汽车、飞机生产厂家购进了三维激光加工机，部分高校也购进了相应设备进行科研，三维激光技术势必在我国制造业中发挥着越来越大的作用。

（2）光纤激光切割机器人优缺点 一，用工业机器人代替五轴机床。两者都能进行空间轨迹描述实现三维立体切割，工业机器人的重复定位精度比五轴机床稍低，约为 100um，但这可以满足汽车钣金覆盖件和底盘行业的精度要求。而采用工业机器人大大降低了系统的成本造价，减少了耗电系统费用和系统运行维护费用，减少了系统的占地面积。

二，光纤激光相比传统激光，具有更好的切割质量，更低的系统造价，更长的使用寿命和更低的维护费用，更低的耗电。关键是光纤激光器的激光可以通过光纤传输，方便与工业机器人连接，实现柔性加工。

三，本系统的缺陷是只能加工金属工件，不能加工非金属工件。这是因为本系统采用的是光纤激光，其波长为1064nm，相对于波长为10640nm的CO2激光，不易为非金属工件所吸收的缘故。

四，采用工业机器人＋光纤激光器的组合进行加工，修边冲孔等工艺一次完成，切口整齐无需后道工艺再处理，大大缩短了工艺流程，降低了人工成本和模具费用的投入，也提高了产品档次和附加值。选配离线编程软件，通过数值模拟直接生成切割轨迹，抛弃了繁杂的人工示教，更加适合小批量多批次的维修市场、新品试制和非标定制等个性化的切割需求。

五，光纤激光技术与数字控制技术融合，代表着的激光切割水平；专业的激光切割机控制系统，电脑操作，能够保证切割质量，使切割工作更方便，操作更为简单；配置智能机械手，可实现三维立体切割，操控方便，智能化程度高，保证设备的高速度、高精度、高可靠性；激光切割头配置进口激光切割头，反应灵敏、准确，与机械手有效配合，避免切割头与加工板材碰撞，并能保证切割焦点位置，保证切割质量稳定；激光切割头可承受1.0MPa气体压力，高压气路设备，提高了对不锈钢等难切割材料的切割能力。

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