三維五軸光纖激光切割機(jī)床被視為高功率激光加工設(shè)備皇冠上的明珠，其主要應(yīng)用于三維異形曲面的切孔和修邊，用于代替沖孔模和修邊模。早期，國(guó)內(nèi)采用手工等離子切割三維工件，切割效果不理想。近幾年國(guó)內(nèi)開發(fā)了機(jī)器人三維激光切割機(jī)，切割效果有一定的提升，但是受制于機(jī)器人的精度不高，切割精度不高，只是在一些要求不高的行業(yè)得到了一些應(yīng)用。而在汽車沖壓模具行業(yè)中試模，對(duì)切割精度要求較高，三維五軸光纖激光切割機(jī)床因其生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)受到歡迎，但主要市場(chǎng)被國(guó)外設(shè)備所壟斷。

圖1 三維五軸光纖激光切割機(jī)產(chǎn)品

技術(shù)發(fā)展背景

三維五軸光纖激光切割機(jī)是集光、機(jī)、電、氣一體化的高端機(jī)床裝備，應(yīng)用于汽車行業(yè)、模具行業(yè)、軍工及航空航天行業(yè)、家用電器行業(yè)以及異型管材類切割，主要適用于曲面薄板類的金屬切割。

三維五軸激光切割技術(shù)在90年代就已經(jīng)開始研制，研制及生產(chǎn)廠家僅有德國(guó)、意大利等企業(yè)，市場(chǎng)基本上被這兩家壟斷。在2008年后，日本NTC、Mitsubishi研制開發(fā)了低加速度、低速度、高精度的工作臺(tái)移動(dòng)式的三維五軸CO₂激光切割機(jī)。但一直以來(lái)，三維五軸激光切割機(jī)主要用于研發(fā)及小批量試制，對(duì)沖壓成形的三維零件進(jìn)行修邊、切孔，取代傳統(tǒng)的修邊模和沖孔模，縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期，降低制造成本，所以每年的市場(chǎng)銷量較少。在中國(guó)市場(chǎng)，一般一年的市場(chǎng)需求量在30-40臺(tái)左右。

但是由于汽車熱成形技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用，改變了市場(chǎng)需求量少的狀況，一條汽車熱成形生產(chǎn)線一般配備4-5臺(tái)三維五軸激光切割機(jī)，市場(chǎng)需求呈爆炸式發(fā)展。截止目前，全球有近450條汽車熱成形生產(chǎn)線，跟隨配套生產(chǎn)的三維五軸激光切割機(jī)約有2000臺(tái)套。國(guó)內(nèi)有近170條熱成形生產(chǎn)線，跟隨配套生產(chǎn)的三維五軸激光切割機(jī)約有700臺(tái)套。

鋼板熱成形技術(shù)是指將鋼板經(jīng)過(guò)950℃的高溫加熱之后一次成形，又迅速冷卻，從而全面提升鋼板強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度達(dá)1000Mpa以上，用在車身上后，車重沒(méi)有增加，但承受力提高了30%，安全性能顯著提高。由于鋼板強(qiáng)度太高，傳統(tǒng)的修邊模和沖孔模因鋼板高強(qiáng)度問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行修邊和沖孔，只能使用激光進(jìn)行生產(chǎn)，從而使三維五軸激光切割產(chǎn)品進(jìn)入汽車批量生產(chǎn)線，成為不可替代的生產(chǎn)工藝及工序。

普通鋼板的屈服強(qiáng)度在140Mpa，適用于旅游觀光車、纜車；高強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度在180-240Mpa，適用于卡車、叉車、客車、挖機(jī)、農(nóng)機(jī)等；高強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度在260-320Mpa，適用于經(jīng)濟(jì)型轎車，經(jīng)濟(jì)型SUV車；超強(qiáng)度鋼板的屈服強(qiáng)度在340-700Mpa，適用于高端型轎車，高端型SUV車；而熱成形鋼板的屈服強(qiáng)度超過(guò)1000Mpa以上，一般熱成形鋼板的屈服強(qiáng)度在1500Mpa左右。目前，材料廠家正在研制熱成形鋼板的屈服強(qiáng)度在2000Mpa左右，越來(lái)越超高強(qiáng)度鋼板被汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用，這使得三維五軸激光切割機(jī)產(chǎn)品越來(lái)越得到更多的應(yīng)用。

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