CIMT2019展品评述|部分激光加工机床

通过对CIMT 2019参展的部分激光加工机床进行的现场调研、资料收集以及与参展厂商的座谈交流，对部分激光加工机床的技术特点及发展趋势进行了比较深入和系统的评述，并对激光加工机床的应用与市场拓展进行了分析。据统计，本届展会展出激光加工机床60多台。

激光加工技术在汽车、电子、电器、航空航天、冶金、机械制造等领域的应用越来越广泛，在提高产品质量及劳动生产率、减少污染、降低材料消耗、实现自动化等方面愈发显示出优越性。近来特别值得人们关注的是超快激光加工技术，由于超快激光器输出的激光脉宽在皮秒级或小于皮秒级，而分子转动的周期为皮秒量级、振动的周期约为飞秒量级，可在很大程度上避免对分子整体热运动的影响而在分子振动的时间尺度上对物质产生影响，从而在达到加工目的的同时显著降低热效应。随着生产工艺逐渐成熟、成本逐渐下降，超快激光器在未来有望广泛地应用于航空航天、消费电子、能源环境、医疗生物和精密机械等领域。

本届展会汇聚了境内外30多家激光机床制造企业，实现了境内外展商同台竞技的场面，体现了当前世界激光加工产业最高的技术水平及未来发展趋势。国外的德国通快公司（TRUMPF）、德马吉森精机（DMG MORI）、瑞士百超公司（Bystronic）、日本天田公司（AMADA）、日本三菱电机公司、日本远州株式会社和山崎马扎克公司等展出了最新的激光加工设备。国内众多的知名企业也亮相于本次展会，如深圳大族激光科技产业集团股份有限公司、武汉奔腾楚天激光设备有限公司、江苏亚威机床股份有限公司、江苏扬力数控机床有限公司和武汉华工激光工程有限责任公司等，与此同时本届展会还吸引了武汉华俄激光工程有限公司、苏州领创激光科技有限公司、济南邦德激光股份有限公司、武汉高能激光设备制造有限公司、信宜华辉数控机床有限公司、佛山宏石激光技术有限公司和苏州迅镭激光科技有限公司等新兴企业积极前来参展。

本届展会现场展出的激光加工机床有60多台套。与上届展会展示的情况相比，精密激光加工已成为激光加工市场中重要的组成部分，国内外部分企业展出的激光精密加工设备均为飞秒、皮秒级超快激光加工设备，具有更好的加工精度和更小的热损伤。而就历届参展设备中占比最大的激光切割设备而言，本次展出的设备普遍具有三维激光切割能力并呈现出高功率、超高速和切厚板等特点，实现了对大幅面、大厚板及高反射材料良好的切割能力。与此同时，部分企业还展出了能适应不同工艺要求的高度集成自动化的激光焊接工作站；多家企业还推出了多用途激光加工机和复合加工机，为激光加工设备的未来发展拓宽了方向。

具体来说，本届展会展出的激光加工机床呈现出以下几个特点：

1.“更高、更快、更厚”是一大亮点

具体而言，主要体现在激光切割设备方面具有更高的输出功率、更快的切割速度以及可切割更厚的板材。更高的激光输出功率除了能保证切割更厚的板材之外，还可保证切割板材的平行度。对于大幅面的薄板来说，采用超高速的切割工艺可显著地提高生产效率并能确保良好的切割质量。本次展出的激光切割设备普遍搭配了“万瓦级”输出功率的激光器，特别是大族激光智能装备集团、奔腾激光（温州）有限公司和苏州领创激光科技有限公司的激光切割设备均可搭配“2万瓦级”的激光器，济南邦德激光股份有限公司更是搭配了25 kW级别的激光器。相应机床的加速度则普遍达到了2.5 G，其中武汉奔腾楚天激光设备有限公司的BOLT 5.0“闪电”系列（图1）20 kW智能极速光纤激光切割机的最大加速度达到了4.0 G；江苏亚威机床股份有限公司的HLS-1530磁悬浮光纤激光切割机，其X、Y轴的最大加速度更是达到了4.5 G。在厚板切割方面，大族激光智能装备集团的G4020HF 高速光纤激光切割机（图2）已达到了切割厚度为50 mm的Q235低碳钢板的能力；江苏亚威机床股份有限公司的磁悬浮光纤激光切割机HLS-1530可以切割厚度为60mm的不锈钢板和厚度为30 mm的铜板。

图1  BOLT 5.0“闪电”系列

图2  G4020HF高速光纤激光切割机

2. 精密激光加工设备，特别是超快激光加工设备扮演越来越重要角色

境外展品方面，柯尔柏斯来福临机械（上海）有限公司（EWAG）展出的是LASEER LINE ULTRA（图3）高精度5轴激光烧蚀系统，并搭配了最大输出功率为50 W的皮秒超短脉冲激光器，能在一次装夹的情况下完成对切削刃、空心型腔和断屑台以及激光打标的所有加工；加工时，采用脉冲持续10皮秒的超短脉冲激光技术，使材料直接被汽化蒸发且无显著的热量输入，被加工的刀具不会因为受热而损坏，可明显提高刀具的使用寿命；瑞士GF加工方案展出的ML-5超快激光微加工平台，搭配了功率为50 W的飞秒激光器，采用了高精度天然大理石底座，热稳定性好，其直线轴全部由直线电机驱动，移动速度快，无反向间隙，轴运动重复精度达到亚微米级，从而满足高精度加工的要求。境内方面，西安中科微精光子制造科技有限公司研制出四轴、五轴和六轴超快激光极端制造设备，其部分性能指标已达到国际先进水平，填补了国内在该领域的空白，并在诸多国计民生领域实现突破性应用；中科微精展出了自主创新的针对复杂型面零部件加工而研发的五轴超快激光微加工设备（图4）。

图3  LASER LINE ULTRA

图4 五轴超快激光微加工设备

3. 激光切割设备搭配各式激光切割头成为本次展会的一个创新点

通过优化切割喷嘴的设计，可提高边角/复杂零件加工质量、降低熔渣量、提高切割质量。如日本三菱电机公司的VZ10二氧化碳三维激光加工机搭配的三维切割头更加细长化（图5），可实现出色的工件接近性，降低了深冲形状加工时的干涉范围；日本天田公司（AMADA）的LCG 3015 AJⅡ高效光纤激光加工机搭配的新型切割喷嘴具有更适合的气体流向，辅助气体压力为以往压力的一半，切割速度却可达到以往的7倍，大幅减少了加工成本；德国通快公司（TRUMPF）的TruLaser Cell 5030三维激光加工系统搭配的是X-blast喷嘴（图6），其切割距离是传统切割喷嘴的两倍，有效地减少了喷嘴碰撞的机率，降低喷嘴消耗。

图5  VZ10二氧化碳三维激光加工机

图6  X-blast激光切割喷嘴

4. 多用途激光加工机和复合加工机成为“亮丽风景线”

境外方面，日本远州株式会社生产的LBM10/20是在各种激光加工专用机的构造基础上采用最新理念制作的多用途机型，而本次参展的LMB10型设备主要用于激光焊接与激光淬火；日本AMADA公司是世界领先的综合金属加工机械设备制造商，本次展出的LC2512C1AJ光纤激光复合加工机（图7）综合了数控冲切、激光切割和攻丝成形等全部工序，利用数控冲床冲孔，可利用激光进行非常用的特殊孔的加工，从而节省模具费用、缩短交货期，还可利用仿形传感器以及通过加工头的上下调整采用激光轻松完成很难冲切的段差外周及倾斜部位的加工。境内方面，武汉奔腾楚天激光设备有限公司的BOLT 5.0“闪电”系列极速光纤激光切割机不但具有切割功能，还能进行激光打标，实现了一机多用途；华辉数控机床有限公司首次展出的LS3-1225冲激复合一体机（图8），很好地结合了转塔冲床和激光切割的优势，打破了模具安装数量的限制，节省了档板材变更带来的设备停止、调整下模具的时间，实现了冲孔和激光切割的自动化。

图7  LC2512C1AJ光纤激光复合加工机

图8  LS3-1225冲激复合一体机

（CIMT 2019特种加工机床评述专家组成员：吴国兴（组长） 叶军 肖荣诗 林峰卢智良 徐均良 郭建梅 张宝华 伏金娟 山昌祝 张人佶 张景泉 王应 王晓娟）