激光加工技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用研究

郭松

摘 要：機械制造業(yè)在我國屬于支柱產(chǎn)業(yè)，在社會經(jīng)濟發(fā)展中有著不可或缺的重要作用，它的發(fā)展?jié)摿Ψ浅＞薮?，前景廣闊。要想實現(xiàn)強國夢想，在世界發(fā)展中占有一席之地，相關(guān)機械制造企業(yè)應(yīng)該自主創(chuàng)新，確保生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。自主創(chuàng)新的一個重要方面就是進行技術(shù)創(chuàng)新，這也包括激光加工技術(shù)這一國際公認的先進技術(shù)。持續(xù)改進與完善激光加工技術(shù)，即可有效促進機械制造業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：激光加工;機械制造;激光切割;激光焊接

引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的進步發(fā)展，使得機械制造行業(yè)得到了快速的發(fā)展，但是傳統(tǒng)的機械制造方式不能很好的滿足一些模具制造的要求，而且由于機械模具的制造周期較短，且制作過程復(fù)雜，對相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)要求較高。因此，為了滿足實際的生產(chǎn)需求，可以將數(shù)控加工技術(shù)合理的應(yīng)用在機械加工制造過程中，能夠有效的提高機械模具的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，廣泛的應(yīng)用在機械工廠當(dāng)中，同時促進了機械制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。由此可見，對數(shù)控加工技術(shù)在機械加工制造中的應(yīng)用方法進行研究具有重要的意義。

1現(xiàn)代激光制造加工技術(shù)

現(xiàn)代工程制造業(yè)所使用的激光加工技術(shù)是采用大功率激光電源，以“光能源”與“光工具”作為主要加工模式對傳統(tǒng)的機械制造材料進行加工，同時提高整個工程流水線的工作效率，引領(lǐng)現(xiàn)代機械加工制造行業(yè)進入激光制造時期。相比傳統(tǒng)切割、焊接、熱處理工藝，激光制作提升了傳統(tǒng)制造業(yè)的技術(shù)上限，帶來新的技術(shù)變革，它可以解決現(xiàn)代高精度要求的材料加工，且具備易于操作，高柔性，高效率等特點。其次與傳統(tǒng)制作工藝相比，激光加工技術(shù)對能源的使用效率更為有效，更為符合現(xiàn)代新時代，新能源，新科技的理念。例如在現(xiàn)代高端汽車精密器件制造，航空航天材料高要求部件加工過程中，激光加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用。目前我國的工程制造業(yè)因規(guī)模龐大，已經(jīng)在全球制造業(yè)占據(jù)一席之地，但論起整體工程制造業(yè)水平，我國仍然稱不上是工程制造強國。因此需要開發(fā)更多的高新技術(shù)，提高現(xiàn)代制作業(yè)效率，提高產(chǎn)品的設(shè)計能力創(chuàng)新能力，而激光加工技術(shù)作為我國現(xiàn)代工程制造加工技術(shù)中較為重要的一環(huán)，毫無疑問，誰先掌握了這門關(guān)鍵的技術(shù)，誰就能在國內(nèi)與國際的競爭中占據(jù)更多的市場份額。

2激光加工技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用研究

2.1激光加工技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用

傳統(tǒng)的工程機械焊接技術(shù)大多數(shù)采用的是氣體保護焊、埋弧焊或氬弧焊等焊接方式，焊接出來的產(chǎn)品往往存在著飛濺多、變形量大等質(zhì)量缺陷，另外產(chǎn)生的焊接弧光、灰塵也會危害操作人員的身心健康。隨著技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)制品生產(chǎn)企業(yè)也在就如何提升焊接質(zhì)量、效率以及減少人工作業(yè)方面做了大量的工作，逐漸把汽車工業(yè)白車身的機器人焊接、流水線以及柔性制造理念引入到工程機械焊接工序。

2.2激光加工技術(shù)在板材切割下料領(lǐng)域的應(yīng)用

激光切割是利用激光振蕩器輸出的激光光束通過聚焦鏡聚焦，產(chǎn)生的高密度能量照射在材料上使之熔化蒸發(fā)而進行的切割方法。與生產(chǎn)中常用的熱切割法（火焰、等離子等）相比，因為單位面積的能量大，所以能進行切割割縫較小的高精度產(chǎn)品。例如，某公司下料中心擁有精細等離子切割、光纖激光切割、平板坡口切割、管相貫線切割、鉆切復(fù)合一體機、型鋼切割六大類設(shè)備100余臺，為工程機械廠家卡特、小松、約翰迪爾以及國內(nèi)工程機械以及權(quán)屬子公司產(chǎn)品下料，同時服務(wù)于當(dāng)?shù)嘏涮灼髽I(yè)的需求。其中包含三臺二維激光切割機、兩臺三維激光切割機。激光下料產(chǎn)品涉及幾乎所有工程機械大類使用的機罩、油箱、駕駛室等零部件產(chǎn)品，厚度以1～25mm板或型材為主，切割材料為從普材Q235A至1000MPa高強度板，每年下料能力達到2萬t。目前，工程機械板材加工行業(yè)內(nèi)的主流技術(shù)產(chǎn)品所使用的激光切割機有兩種，分別為CO 2 激光切割機和光纖激光切割機。CO 2 激光切割機為早期產(chǎn)品，技術(shù)沒有光纖激光先進，波長約為光纖的1/10。傳播一般是在與外界空氣隔離的光路內(nèi)進行，光纖激光在光纖中傳播，通過性更好，能量束更高，從而熱影響更小，切割線更窄，有利于提高下料效率、材料利用率和板材下料的熱變形等。

2.3在模具分類中的應(yīng)用

在機械模具加工制造的過程中，由多個工序構(gòu)成，這也就需要加工人員對機械模具進行科學(xué)的分類，然后在機械加工的準備階段，根據(jù)實際的需求科學(xué)的選擇數(shù)控機床，從而保證機械加工制造過程的順利進行。因此，相關(guān)的制造人員需要對模具的構(gòu)圖、參數(shù)、圖紙等進行詳細的了解與分類，同時按照模具加工的實際需求對使用的機械模具進行精細的配比，這樣才能保證模具生產(chǎn)過程的合理化，從而大大的節(jié)省處理時間。除此之外，數(shù)控機床主要包括數(shù)控切割、數(shù)控電火花以及數(shù)控車削等等，能夠滿足機械模具生產(chǎn)制造的需求。

2.4激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用

機械再制造近年來呈現(xiàn)迅速發(fā)展勢頭，一方面國家提倡綠色制造，主張節(jié)能降耗;另一方面經(jīng)過再制造的機械產(chǎn)品有不亞于新品的性能，而價格卻大約只有新品的2/3，能得到用戶的認可，而企業(yè)的制造成本僅有50%左右，也愿意從事再制造。零部件的再制造，主要是對某些密封件、易損件進行更換，對機構(gòu)磨損給予修復(fù)，而這其中需用到的最重要技術(shù)就是激光熔覆技術(shù)，即高效激光堆焊技術(shù)。激光熔覆技術(shù)的基本原理是使高功率與高密度的激光束作用于基體表面，使之出現(xiàn)一層微熔層，預(yù)置直特定成分的熔合金粉，也可同步添加，以此均勻修復(fù)受到磨損的零部件，這是一種增材制造技術(shù)。激光熔覆技術(shù)的靈活性較強，零部件的堆焊區(qū)域與材料是可選的，并且性能也具有可選性，為差異化定制產(chǎn)品提供了強有力的技術(shù)支撐。

3激光切割技術(shù)未來的發(fā)展方向

現(xiàn)代激光制作加工技術(shù)與現(xiàn)代傳統(tǒng)的切割焊接處理技術(shù)相比較，激光加工制造行業(yè)具備著諸多優(yōu)勢，例如技術(shù)人員可以將工件隨意擺放，不需要進行人為的操作加工，提高了員工工作的安全性。此外在進行一些鋁金合板的操作過程中，其速度要遠遠高于現(xiàn)在的機械切割速度。工件相比較原來，質(zhì)量也得到顯著提升。激光切割技術(shù)只需要在前期制定好相應(yīng)的切割模式與與模具，輔以計算機控制，就可以使程序自己執(zhí)行，最后得到誤差率近乎為零的加工部件，而在我國激光加工技術(shù)的起步還是較晚，相對發(fā)展較于西方和國際一流水平也有較大的差距，其中在一些關(guān)鍵性的技術(shù)例如激光電源等，我國仍然存在著諸多的不足以及缺陷，企業(yè)使用激光切割技術(shù)也僅限于小規(guī)模，精密性元器件切割，對于一些普遍的切割技術(shù)還是采用傳統(tǒng)的機械切割焊接。因此激光制造加工技術(shù)的主要未來發(fā)展趨勢是智能化，自動化。在未來切割焊接熱處理必將成為一個整體，他們會在人工智能控制下進行統(tǒng)一化的流水線操作模式，而多功能的激光切割中心是未來機械制造的核心。

結(jié)語

隨著“中國制造2025”規(guī)劃的實施，激光加工技術(shù)以其無法比擬的優(yōu)勢，成為推動工程機械產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要工具。在互聯(lián)網(wǎng)+、5G等信息化技術(shù)大量引入之后，激光加工制造也開始向智能化制造轉(zhuǎn)型。在國家大力提倡企業(yè)堅持技術(shù)創(chuàng)新的背景下，國產(chǎn)激光生產(chǎn)廠家將不斷加大研發(fā)投入，為市場提供性價比更高的激光設(shè)備，從而帶動新興領(lǐng)域和傳統(tǒng)制造工藝革新，也為未來工程機械制造業(yè)激光加工技術(shù)的更加廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

參考文獻：

[1]黃蓓.數(shù)控加工技術(shù)在機械模具制造中的應(yīng)用分析[J].新型工業(yè)化，2021，11（1）：52-53，56.

[2]顧燕娜.數(shù)控加工技術(shù)在機械制造業(yè)中的重要性分析[J].南方農(nóng)機，2021，52（2）：173-174.

[3]徐小娟.數(shù)控加工技術(shù)在機械模具制造中的應(yīng)用分析[J].中國設(shè)備工程，2021（3）：194-195.