三維五軸光纖激光切割機床被視為高功率激光加工設備皇冠上的明珠，其主要應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，國內采用手工等離子切割三維工件，切割效果不理想。近幾年國內開(kāi)發(fā)了機器人三維激光切割機，切割效果有一定的提升，但是受制于機器人的精度不高，切割精度不高，只是在一些要求不高的行業(yè)得到了一些應用。而在汽車(chē)沖壓模具行業(yè)中試模，對切割精度要求較高，三維五軸光纖激光切割機床因其生產(chǎn)效率高、性能穩定等特點(diǎn)受到歡迎，但主要市場(chǎng)被國外設備所壟斷。

圖1 三維五軸光纖激光切割機產(chǎn)品

技術(shù)發(fā)展背景

三維五軸光纖激光切割機是集光、機、電、氣一體化的高端機床裝備，應用于汽車(chē)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(lèi)切割，主要適用于曲面薄板類(lèi)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(kāi)始研制，研制及生產(chǎn)廠(chǎng)家僅有德國、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(kāi)發(fā)了低加速度、低速度、高精度的工作臺移動(dòng)式的三維五軸CO₂激光切割機。但一直以來(lái)，三維五軸激光切割機主要用于研發(fā)及小批量試制，對沖壓成形的三維零件進(jìn)行修邊、切孔，取代傳統的修邊模和沖孔模，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(xiāo)量較少。在中國市場(chǎng)，一般一年的市場(chǎng)需求量在30-40臺左右。

但是由于汽車(chē)熱成形技術(shù)的出現及應用，改變了市場(chǎng)需求量少的狀況，一條汽車(chē)熱成形生產(chǎn)線(xiàn)一般配備4-5臺三維五軸激光切割機，市場(chǎng)需求呈爆炸式發(fā)展。截止目前，全球有近450條汽車(chē)熱成形生產(chǎn)線(xiàn)，跟隨配套生產(chǎn)的三維五軸激光切割機約有2000臺套。國內有近170條熱成形生產(chǎn)線(xiàn)，跟隨配套生產(chǎn)的三維五軸激光切割機約有700臺套。

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度，屈服強度達1000Mpa以上，用在車(chē)身上后，車(chē)重沒(méi)有增加，但承受力提高了30%，安全性能顯著(zhù)提高。由于鋼板強度太高，傳統的修邊模和沖孔模因鋼板高強度問(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(chē)批量生產(chǎn)線(xiàn)，成為不可替代的生產(chǎn)工藝及工序。

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

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