第一篇：激光加工技術

激光加工技術

一、技術概述

激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術。激光加工技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術，它的研究范圍一般可分為：

1．激光加工系統。包括激光器、導光系統、加工機床、控制系統及檢測系統。

2．激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、劃線、微調等各種加工工藝。

二、現狀及國內外發展趨勢

作為20世紀科學技術發展的主要標志和現代信息社會光電子技術的支柱之一，激光技術和激光產業的發展受到世界先進國家的高度重視。

激光加工是國外激光應用中最大的項目，也是對傳統產業改造的重要手段，主要是kW級到10kW級CO2激光器和百瓦到千瓦級YAG激光器實現對各種材料的切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。據1997~1998年的最新激光市場評述和預測，1997年全世界總激光器市場銷售額達32.2億美元，比1996年增長14％，其中材料加工為8.29億美元，醫療應用3億美元，研究領域1.5億美元。1998年總收入預計增長19％，可達到38.2億美元。其中占第一位的材料加工預計超過10億美元，醫用激光器是國外第二大應用。

激光加工應用領域中，CO2激光器以切割和焊接應用最廣，分別占到70％和20％，表面處理則不到10％。而YAG激光器的應用是以焊接、標記（50％）和切割（15％）為主。在美國和歐洲CO2激光器占到了70~80％。我國激光加工中以切割為主的占10％，其中98％以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范圍內，而以熱處理為主的約占15％，大多數是進行激光處理汽車發動機的汽缸套。這項技術的經濟性和社會效益都很高，故有很大的市場前景。

在汽車工業中，激光加工技術充分發揮了其先進、快速、靈活地加工特點。如在汽車樣機和小批量生產中大量使用三維激光切割機，不僅節省了樣板及工裝設備，還大大縮短了生產準備周期；激光束在高硬度材料和復雜而彎曲的表面打小孔，速度快而不產生破損；激光焊接在汽車工業中已成為標準工藝，日本Toyota已將激光用于車身面板的焊接，將不同厚度和不同表面涂敷的金屬板焊接在一起，然后再進行沖壓。雖然激光熱處理在國外不如焊接和切割普遍，但在汽車工業中仍應用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理。在工業發達國家，激光加工技術和計算機數控技術及柔性制造技術相結合，派生出激光快速成形技術。該項技術不僅可以快速制造模型，而且還可以直接由金屬粉末熔融，制造出金屬模具。

到了80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和標記等方面發揮了越來越大作用。通常認為YAG激光器切割可以得到好的切割質量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。隨著YAG激光器輸出功率和光束質量的提高而被突破。YAG激光器已開始擠進kw級CO2激光器切割市場。YAG激光器特別適合焊接不允許熱變形和焊接污染的微型器件，如鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等。YAG激光器打孔已發展成為最大的激光加工應用。

目前，國外激光打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業。激光打孔的迅速發展，主要體現在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高達30~50kw，打孔用的脈沖寬度越來越窄，重復頻率越來越高，激光器輸出參數的提高，很大程度上改善了打孔質量，提高了打孔速度，也擴大了打孔的應用范圍。國內目前比較成熟的激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及手表寶石軸承的生產中。

目前激光加工技術研究開發的重點可歸納為：

－－新一代工業激光器研究，目前處在技術上的更新時期，其標志是二極管泵浦全固態激光器的發展及應用；

－－精細激光加工，在激光加工應用統計中微細加工1996年只占6％，1997年翻了一倍達12％，1998年已增加到19％；

－－加工系統智能化，系統集成不僅是加工本身，而是帶有實時檢測、反饋處理，隨著專家系統的建立，加工系統智能化已成為必然的發展趨勢。

激光技術在我國經過30多年的發展，取得了上千項科技成果，許多已用于生產實踐，激光加工設備產量平均每年以20％的速度增長，為傳統產業的技術改造、提高產品質量解決了許多問題，如激光毛化纖技術正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣，將改變我國汽車覆蓋件的鋼板完全依賴進口的狀態，激光標記機與激光焊接機的質量、功能、價格符合國內目前市場的需求，市場占有率達90％以上。

存在的主要問題：

－－科研成果轉化為商品的能力差，許多有市場前景的成果停留在實驗室的樣機階段；

－－激光加工系統的核心部件激光器的品種少、技術落后、可靠性差。國外不僅二級管泵浦的全固態激光器已用于生產過程中，而且二級管激光器也被應用，而我國二極管泵浦的全固態激光器還處在剛開始研究開發階段。

－－對加工技術的研究少，尤其對精細加工技術的研究更為薄弱，對紫外波激光進行加工的研究進行的極少。

－－激光加工設備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差，難以滿足工業生產的需要。

三、“十五”目標及主要研究內容

1．目標

“十五”的主要工作是促進激光加工產業的發展，保持激光器年產值20％的平均增長率，實現年產值200億元以上；在工業生產應用中普及和推廣加工技術，重點完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統工業應用激光技術進行改造的示范工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領域提供嶄新的激光設備和儀器。

2．主要研究內容

（1）激光加工用大功率CO2和固體激光器及準分子激光器的引進機型研究，提高國產機水平；同時開發和研制專用配套的激光加工機床，提高激光器產品在生產線上穩定運行的周期，力爭在國內建立較全面的加工用激光器的生產基地。

（2）建立激光加工設備參數的檢測手段，并進行方法研究。

（3）激光切割技術研究。對現有的激光切割系統進行二次開發和產業化，提供性能好、價格便宜的2－3軸數控CO2切割機，并開展相應的切割工藝的研究，使該工藝廣泛用于材料加工、汽車、航天及造船等領域。為此應著重在激光器外圍裝置，如：導光系統、過程監測和控制、噴咀、浮動裝置的設計和研制以及CAD／CAM等方面開展工作。

（4）激光焊接技術研究。開展激光焊接工藝及材料、焊接工藝對設備要求及焊接過程參數監測和控制技術研究，從而掌握普通鋼材、有色金屬及特殊鋼材的焊接工藝。

（5）激光表面處理技術研究。開展維CAD／CAM技術、激光表面處理工藝、材料性能及激光表面處理工藝參數監測和控制研究，使激光表面處理工藝能較大幅度的應用于生產。

（6）激光加工光束質量及加工外圍裝置研究。研究各種激光加工工藝對激光光束的質量要求、激光光束和加工質量監控技術，光學系統及加工頭設計和研制。

（7）擇優支持2~3個國家級加工技術研究中心，開展激光加工工藝技術研究，重點是材料表面改性和熱處理方面的研究和推廣應用；開展激光快速成形技術的應用研究，拓寬激光應用領域。

第二篇：激光加工技術有哪些【詳情】

激光加工技術有哪些

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激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性，對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術。激光加工作為先進制造技術已廣泛應用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機械制造等國民經濟重要部門，對提高產品質量、勞動生產率、自動化、無污染、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。

激光技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術，傳統上看，它的研究范圍一般可分為以下9個方面：

1.激光加工系統。包括激光器、導光系統、加工機床、控制系統及檢測系統； 2.激光加工工藝。包括焊接、表面處理、打孔、打標、微調等各種加工工藝；

3.激光焊接：汽車車身厚薄板、汽車零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件以及各種不允許焊接污染和變形的器件。使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半導體泵浦激光器；

4.激光切割：汽車行業、計算機、電氣機殼、木刀模業、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、一些金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業使用的鈦合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器；

5.激光打標：在各種材料和幾乎所有行業均得到廣泛應用，使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半導體泵浦激光器；

6.激光打孔：激光打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業。激光打孔的迅速發展，主要體打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由400w提高到了800w至1000w。國內比較成熟的激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及鐘表和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業的生產中。使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主，也有一些準分子激光器、同位素激光器和半導體泵浦激光器；

7.激光熱處理：在汽車工業中應用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理，同時在航空航天、機床行業和其它機械行業也應用廣泛。我國的激光熱處理應用遠比國外廣泛得多。使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器為主；

8.激光快速成型：將激光加工技術和計算機數控技術及柔性制造技術相結合而形成，多用于模具和模型行業。使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器為主；

9.激光涂敷：在航空航天、模具及機電行業應用廣泛。使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器為主。

激光加工為工業制造提供了一個清潔無污染的環境及生產過程，而這也是當下激光加工的優勢。技術特性

激光加工技術與傳統加工技術相比具有很多優點，所以得到如此廣泛的應用。尤其適合新產品的開發：一旦產品圖紙形成后，馬上可以進行激光加工，可以在短的時間內得到新產品的實物。

1、光點小，能量集中，熱影響區小。

2、不接觸加工工件，對工件無污染。

3、不受電磁干擾，與電子束加工相比應用更方便。

4、激光束易于聚焦、導向，便于自動化控制。

5、范圍廣泛：幾乎可對任何材料進行雕刻切割。

6、安全可靠：采用非接觸式加工，不會對材料造成機械擠壓或機械應力。

7、精確細致：加工精度可達到0.1mm。

8、效果一致：同一批次的加工效果幾乎一致。

9、高速快捷：可立即根據電腦輸出的圖樣進行高速雕刻和切割，且激光切割的速度與線切割的速度相比要快很多。

10、成本低廉：不受加工數量的限制，對于小批量加工服務，激光加工更加便宜。

11、切割縫細小：激光切割的割縫一般在0.1-0.2mm。

12、切割面光滑：激光切割的切割面無毛刺。

13、熱變形小：激光加工的激光割縫細、速度快、能量集中，因此傳到被切割材料上的熱量小，引起材料的變形也非常小。

14、適合大件產品的加工：大件產品的模具制造費用很高，激光加工不需任何模具制造，而且激光加工完全避免材料沖剪時形成的塌邊，可以大幅度地降低企業的生產成本提高產品的檔次。

15、節省材料：激光加工采用電腦編程，可以把不同形狀的產品進行材料的套裁，大限度地提高材料的利用率，大大降低了企業材料成本。

不同激光技術又衍生出不同的激光器，例如，CO2激光器、固體激光器、光纖激光器和準分子激光器等等，它們在工業加工制作方面都起到了重要的作用。

而從地域發展情況來看，激光市場在亞太地區的長足發展是激光行業快速發展的又一大因素。中國、日本、韓國發展速度尤為突出。未來五年內，這些主要發展地區將在汽車制造、原始設備制造等方面獲得更多發展空間。簡介

激光切割分類:

1、汽化切割

工件在激光作用下快速加熱至沸點，部分材料化作蒸汽逸去，部分材料為噴出物從切割縫底部吹走。這種切割機是無融化材料的切割方式。

2、熔化切割

激光將工件加熱至熔化狀態，與光束同軸的氬、氮等輔助氣流將熔化材料從切縫中吹掉。

3、氧助熔化切割

金屬被激光迅速加熱至燃點以上，與氧發生劇烈的氧化反應（即燃燒），放出大量的熱，又加熱下一層金屬，金屬被繼續氧化，并借助氣體壓力將氧化物從切縫中吹掉。

激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質

量。現代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。以CO2激光切割機為例，整個系統由控制系統、運動系統、光學系統、水冷系統、排煙和吹氣保護系統等組成，采用先進的數控模式實現多軸聯動及激光不受速度影響的等能量切割，同時支持DXP、PLT、CNC等圖形格式并強化界面圖形繪制處理能力；采用性能優越的進口伺服電機和傳動導向結構實現在高速狀態下良好的運動精度。

激光切割是應用激光聚焦后產生的高功率密度能量來實現的。在計算機的控制下，通過脈沖使激光器放電，從而輸出受控的重復高頻率的脈沖激光，形成一定頻率，一定脈寬的光束，該脈沖激光束經過光路傳導及反射并通過聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上，形成一個個細微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。每一個高能量的激光脈沖瞬間就把物體表面濺射出一個細小的孔，在計算機控制下，激光加工頭與被加工材料按預先繪好的圖形進行連續相對運動打點，這樣就會把物體加工成想要的形狀。切割時,一股與光束同軸氣流由切割頭噴出，將熔化或氣化的材料由切口的底部吹出(注：如果吹出的氣體和被切割材料產生熱效反應,則此反應將提供切割所需的附加能源；氣流還有冷卻已切割面，減少熱影響區和聚焦鏡不受污染的作用)。與傳統的板材加工方法相比,激光切割其具有高的切割質量(切口寬度窄、熱影響區小、切口光潔)、高的切割速度、高的柔性(可隨意切割任意形狀)、廣泛的材料適應性等優點。

激光加工的優勢

激光加工屬于無接觸加工,并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調，因此可以實現多種加工的目的。它可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面處理、焊接、打標和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。

激光加工技術主要有以下獨特的優點：

①使用激光加工，生產效率高，質量可靠，經濟效益。

②可以通過透明介質對密閉容器內的工件進行各種加工；在惡劣環境或其他人難以接近的地方，可用機器人進行激光加工。

③激光加工過程中無“刀具”磨損，無“切削力”作用于工件。

④可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點的材料。

⑤激光束易于導向、聚焦實現作各方向變換，極易與數控系統配合、對復雜工件進行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法。

⑥無接觸加工，對工件無直接沖擊，因此無機械變形，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調，因此可以實現多種加工的目的。

⑦激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小，因此，其熱影響區小，工件熱變形小，后續加工量小。

⑧激光束的發散角可<1毫弧，光斑直徑可小到微米量級,作用時間可以短到納秒和皮秒，同時，大功率激光器的連續輸出功率又可達千瓦至10kW量級，因而激光既適于精密微細加工，又適于大型材料加工。激光束容易控制，易于與精密機械、精密測量技術和電子計算機相結合，實現加工的高度自動化和達到很高的加工精度。

激光加工技術已在眾多領域得到廣泛應用，隨著激光加工技術、設備、工藝研究的不斷深進，將具有更廣闊的應用遠景。由于加工過程中輸入工件的熱量小，所以熱影響區和熱變形小；加工效率高，易于實現自動化。

激光加工要點

目前,激光切割機行業發展的非常好,而且激光切割機的技術越來越成熟,因此激光切割機被廣泛使用在各個行業中,并且激光切割機還取代了傳統的切割技術,并且激光切割機技術越來越靠攏國外的激光切割機技術,而今天迪能激光為大家詳細介紹的是激光切割機的精密激光加工如何,希望對大家有所幫助.激光切割機的工作效率如何,關鍵就是激光加工技術；而且激光切割機的精密激光加工技術可以進行加工多種的工件,那是因為其在切割的時候是不需要與被切割工件直接接觸的,所以激光切割機產生的高能量激光束可以自由的進行移動,因此讓被切割工件的表面受熱均勻,因此切割起來的精度非常高；而且精密激光加工技術可以切割所有的工件材料,無論是高熔點、高脆性以及高硬度等材料,并且切割的效果非常的好；由于激光切割機精密激光加工技術,因此深受廣大用戶的喜愛.激光切割機由于具有非常好的切割效果,因此取代了傳統的切割技術,而且激光切割機的精密激光加工技術完全不像傳統的切割技術那樣,需要使用模具,使用不僅成本費用增多了,而且切割速度非常的慢,所以被大家慢慢的淘汰了；相信國內的激光切割機精密激光加工技術會發展的越來越好.國外激光加工技術及發展動態

以德國、美國、日本、俄羅斯為代表的少數發達國家，目前主導和控制著全球激光技術和產業的發展方向。

其中，德國Trumpf、Rofin-Sinar公司在高功率工業激光器上稱雄天下；美國IPG公司的光纖激光器引領世界激光產業發展方向。歐美主要國家在大型制造產業，如機械、汽車、航空、造船、電子等行業中，基本完成了用激光加工工藝對傳統工藝的更新換代，進入“光加工”時代。

經過幾十年的發展，激光技術開辟了廣闊的應用天地，應用領域涵蓋通信、材料加工、準分子光刻及數據存儲等9個主要類別。根據國外統計資料表明，2013年全世界總的激光銷售超過1000億元。其中全球激光器市場銷售額較2013年增長6.0%，達到93.34億美元。美國市場借助出口方面的出色表現有所增長；歐洲憑借德國的出口增長僅維持收支平衡；亞洲市場，東盟國家的增長抵消了中國的經濟放緩以及日本的零增長。

國內激光產業發展現狀

1.國內激光產業整體格局

國內激光企業主要分布在湖北、北京、江蘇、上海及深圳等地，已基本形成以上述省市為主體的華中、環渤海、長三角、珠三角四大激光產業基地，其中有一定規模的企業約300家。

2014年我國激光產業鏈產值約為800億元。主要包括：激光加工裝備產業達到350億元（其中，用于切割、打標和焊接的高功率激光設備占據了67%的市場份額）；激光加工在重工業、電子工業、輕工業、軍用、醫療等行業的應用達到450億元。預計在今后三年，我國激光產業平均行業復合成長率將不低于20%。

我國激光加工產業可以分為四個比較大產業帶，珠江三角洲、長江三角洲、華中地區和環渤海地區。這四個產業帶側重點不同，珠三角以中小功率激光加工機為主，長三角以大功率激光切割焊接設備為主，環渤海以大功率激光熔覆和全固態激光為主，以武漢為首的華中地區則覆蓋了大、中、小激光加工設備。這四大產業帶中，以華中地區尤其是武漢中國“光谷”。武漢地區可以說見證了中國激光加工產業從無到有、從弱到強的整個歷程，是中國激光產業發展的縮影

2.國內激光產業重點單位

激光技術在我國經過40多年發展，有了較為雄厚的技術基礎，鍛煉培養了一支素質較高的隊伍。以中科院四大光機所及各部委所屬研究機構和一批大學為代表，形成了我國激光器系統技術研究開發的重要力量，如華中科技大學、清華大學、北京工業大學等16個科研院所。在部分激光器研究開發的核心技術上，形成了5個國家級的激光技術研究中心，10多個研究機構。

我國激光產業企業有：武漢——華工激光、楚天激光、團結激光、金運激光、銳科激光；深圳——大族激光、光韻達激光、光大激光、聯贏激光；北京——大恒激光、11所；華東——上海團結普林瑪、南京東方等。我國激光行業的八大激光上市公司分別為華工科技、大族激光、金運激光、光韻達、福晶科技、新松機器人、利達光電及上海新南洋。

第三篇：《激光加工機器人 通用技術條件》GB

激光加工機器人 通用技術條件

GB/T20722-2006

激光加工機器人 通用技術條件

General specifications of laser processing robots

前言

本標準由中國機械工業聯合會提出。

本標準由全國工業自動化系統與集成標準化技術委員會歸口。

本標準起草單位：沈陽新松機器人自動化股份有限公司、北京機械工業自動化所

本標準主要起草人：董吉順、徐方、楊書評。

本標準是首次制定。

激光加工機器人 通用技術條件

范圍

本標準規定了激光加工機器人的技術要求、試驗方法和檢驗規則等。

本標準適用于用激光對材料進行加工的激光加工機器人。

規范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本部分達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準a

GB/T191-2000 包裝儲運圖示標志(eqv ISO 780：1997)

GB2893-2001 安全色(neq ISO 3864：1984)

GB2894-1996 安全標志(neq ISO 3864：1984)

GB/T4768-1995 防霉包裝(neq IEC 68；1988)

GB/T4879-1999 防銹包裝

GB4943-2001 信息技術設備的安全(idt IEC 60950；1999)

GB/T5048-1999 防潮包裝

GB5226.1-2002 機械安全 機械電氣設備第1部分：通用技術條件(IEC 60204-1：2000，IDT)

GB7247.1-2001 激光產品的安全 第1部分：設備分類、要求和用戶指南(idt IEC 60825-1：1993)

GB11291-1997 工業機器人 安全規范(eqv ISO 10218：1992)

GB/T12642-2001 工業機器人性能規范及其試驗方法(eqv ISO 9283：1998)

GB/T12644-2001 工業機器人 特性表示(eqv ISO 9946：1999)

GB18490-2001 激光加工機械 安全要求(eqv ISO 11553；1996)

GB/Z19397-2003 工業機器人 電磁兼容性試驗方法和性能評估準則 指南(ISO/TR 11062：1994，IDT)

GB50169-2006 電氣裝置安裝工程 接地裝置施工及驗收規范

JB/T8896-1999 工業機器人 驗收規則

產品分類

3.1 按坐標型式分

a)直角坐標型激光加工機器人；

b)圓柱坐標型激光加工機器人；

c)球坐標型激光加工機器人；

d)關節型激光加工機器人。

3.2 按驅動方式分

a)伺服型激光加工機器人；

b)非伺服型激光加工機器人。

性能

4.1 激光加工機器人(以下簡稱機器人)的性能指標，應在產品標準中規定，應包括下列各項：

a)坐標型式；

b)軸數；

c)額定負載；

d)各軸運動范圍；

e)工作空間；

f)最大單軸速度；

g)工作速度范圍(為直接進行激光加工作業時所允許的最高、最低速度區間)；

h)位姿準確度；

i)位姿重復性；

J)位置超調量；

k)位姿準確度漂移；

l)位姿重復性漂移；

m)軌跡準確度；

n)軌跡速度準確度；

o)軌跡重復性；

p)軌跡速度重復性；

q)軌跡速度波動；

r)擺動偏差；

s)拐角偏差；

t)程序存儲容量；

u)基本動作控制方式；

v)輸入輸出接口；

w)編程方式；

x)動力源參數及耗電功率；

y)外形尺寸及重量。

4.2 與機器人配套的激光設備，其主要技術性能和參數，應符合機器人激光加工工藝的要求。

技術要求

5.1 一般要求

5.1.1 機器人應按規定程序批準的設計圖樣和工藝文件進行制造。

5.1.2 制造機器人所用材料及外購元器件、部件，入廠時需經檢驗部門復檢，并應符合有關標準規定。

5.2 外觀和結構

5.2.1 機器人結構應布局合理，操作方便，造型美觀，便于維修。

5.2.2 機器人成套設備中，所有緊固部分應無松動；活動部分潤滑和冷卻狀況良好。

5.2.3 文字、符號、標志應清晰、端正。各軸關節處應標明軸號及其運動方向。

5.2.4 機器人表面，不得有裂縫、明顯的凹痕和變形；漆膜及鍍層應均勻，無起泡、劃傷、脫落和磨損等缺陷；金屬零件不應有銹蝕及其他機械損傷。

5.2.5 激光頭夾持器應有防護機構。

5.3 功能

5.3.1 開關、按鈕、顯示、報警及聯鎖裝置功能應正常。

5.3.2 操作機各軸運動平穩、正常。

5.3.3 各種操作方式中，指令與動作應協調一致。

5.3.4 電力線與信號線盡可能分開遠離，并對信號線采用屏蔽、雙絞等抗干擾措施。

5.3.5 電氣設備在突然停電后，再恢復供電時，不得自行接通。

5.3.6 機器人停機開關、急停開關能使機器人停機，同時隔離激光束或者不再產生激光束。

5.4 安全

5.4.1 基本要求

機器人的安全除應符合GB11291外，還應符合GB18490的規定，特別是對激光輻射和有毒物料蒸汽的防護。

5.4.2 保護接地電路的連續性

機器人操作機，控制裝置、動力源都必須有接地點。不能明顯表明的接地點，應在其附近標注明顯的接地符號保護導線截面積>6.0mm[sup]2[/sup]，引入來自PELV電源的50Hz低電壓、10A電流至少10s時間，PE端子和保護接地部件各測試點間的最大實測電壓降不應超過1.0V。PELV電源應符合GB5226.1-2002第6.4.2條的規定。

接地裝置應符合GB50169的規定。

5.4.3 絕緣電阻

機器人控制裝置動力交流電源電路與殼體之間絕緣電阻應不小于1MΩ。

5.4.4 耐電強度

機器人動力交流電源電路與鄰近的非帶電導體間，應能承受交流(50Hz)電壓有效值1000V持續1min的耐電強度試驗，無擊穿、閃絡及飛弧現象。

5.5 噪聲

機器人在空載運行時所產生的噪聲，應不大于70dB(A)。

5.6 連續運行

機器人在額定負載和工作速度下，連續運行120h，工作應正常。

5.7 工藝操作

按激光加工工藝要求，對機器人進行示教編程或離線編程和工藝操作，工作應正常。

5.8 電源適應能力

當供電電網電壓波動，在額定電壓的-15%~+10%范圍內，頻率為50Hz時，機器人工作應正常。

5.9 電磁兼容性

機器人的電磁兼容性應符合GB/Z19397-2003中第6.5條的規定。

5.10 環境條件

5.10.1 環境氣候適應性

機器人在表1環境條件下使用、運輸和貯存時，應能保持正常。其他項目由產品標準規定。

表1

5.10.2 耐振性

機器人的操作機、控制裝置在受到頻率為5Hz～55Hz，振幅為0.15mm的振動時，工作應正常。

5.11 耐運輸性

機器人按要求包裝和運輸后，應保持正常。

5.12 可靠性

機器人的可靠性用平均無故障工作時間(MTBF)和平均修復時間(MTTR)來衡量，具體數值應在產品標準中規定。一般MTBF不小于5000h，MTTR不大于30min。

5.13 成套性

5.13.1 機器人應包括操作機、控制裝置、動力源裝置、連接電纜等成套設備。

5.13.2 機器人出廠時，應備有供正常生產使用的附件、維修用的備件及專用工具。

5.13.3 機器人出廠時，應提供特性數據表、技術說明書或操作、安裝、維修說明書等技術文件以及產品合格證明書。

試驗方法

6.1 試驗條件

見JB/T8896-1999第5.1條。

6.2 外觀和結構

按JB/T8896-1999第5.2條進行檢查，應符合條件。

6.3 功能檢查

見JB/T8896-1999第5.3條。

6.4 性能測試

6.4.1 各軸位移量測量

見JB/T8896-1999第5.4.1條。

6.4.2 工作空間測量

見JB/T8896-1999第5.4.2條和GB/T12644-2001第5.5條。

6.4.3 最大單軸速度

在額定負載條件下，使被測關節進入穩定工作狀態，其他關節固定。令機器人被測關節以最大速度做最大范圍的運動，測出速度的最大值。重復測量10次，以10次所測結果的平均值作為測量結果。

6.4.4 工作速度范圍

在額定負載條件下，使各關節進入穩定工作狀態，令機器人以指令速度做大范圍的運動，測出機械接口坐標原點或工具中心點的速度。重復測量10次，以10次測得結果的平均值作為測量結果。

6.4.5 位姿準確度測量

見GB/T12642-200l第7.2.1條。

6.4.6 位姿重復性測量

見GB/T12642-2001第7.2.2條。

6.4.7 位置超調量測量

見GB/T12642-2001第7.5條。

6.4.8 位姿準確度漂移測量

見GB/T12642-2001第7.6條。

6.4.9 位姿重復性漂移測量

見GB/T18642—2001第7.6條。

6.4.10 軌跡準確度測量

見GB/T12642 200l第8.2條。

6.4.11 軌跡速度準確度測量

見GB/T12642 2001第8.6.2條。

6.4.12 軌跡重復性測量

見GB/T12642-2001第8.3條。

6.4.13 軌跡速度重復性測量

見GB/T12642-2001第8.6.1條和第8.6.3條的測量方法。

6.4.14 軌跡速度波動測量

見GB/T12642-2001第8.6.1條和第8.6.4條的測量方法。

6.4.15 擺動偏差測量

見GB/T12642-2001第11.1條。

6.4.16 拐角偏差測量

見GB/T12642-2001第8.5條。

6.5 電氣安全試驗

6.5.1 保護接地電路的連續性測量

見GB5226.1-2002第19.2條。

6.5.2 絕緣電阻測量

按GB 5226.1-2002第19.3條的要求檢驗，其結果應符合產品標準的要求。

6.5.3 耐電強度試驗

見GB5225.1-2002第19.4條。

6.6 噪聲試驗

見JB/T8896-1999第5.7條。

6.7 連續運行試驗

見JB/T8896-1999第5.6條。

6.8 工藝操作試驗

在正常工藝條件下，按激光加工工藝要求，對機器人進行示教編程和離線編程，并啟動機器人進行自動運行，工作應正常。

6.9 電源適應能力試驗

見JB/T 8896-1999第5.8條。

6.10 電磁兼容性試驗

見GB/Z19397-2003第6章。

6.11 環境氣候適應性試驗

見JB/T8896-1999第5.10條。

6.12 振動試驗

見JB/T8896-1999第5.11條。

6.13 運輸試驗

見JB/T8896-1999第5.12條。

6.14 可靠性試驗

由產品標準規定。

檢驗規則

見JB/T8896-1999第3章。

檢驗項目

見表2。

表2 標志、包裝、運輸和貯存

9.1 標志

9.1.1 機器人產品上應裝有標牌，標牌上應包括下述內容：

a)產品名稱；

b)產品型號；

c)動力源參數及耗電功率；

d)外形尺寸和重量；

e)生產編號；

f)制造單位名稱；

g)出廠年、月。

9.1.2 警告標志

a)激光輻射警告標志，應符合GB7247.1的規定。

b)除GB7274.1對標記的要求以外，機器人在安裝固定后，應該具有其他有關的注意事項和警告標志(如：本機器人工作時可能產生有毒的煙霧/顆粒物)。該標志的大小和位置應能使在危險區外面的人員安全、清楚地看到。標志的顏色、尺寸及印刷型式應符合GB2893和GB2894的規定。

9.1.3 包裝標志

包裝箱外表面上，應按GB/T191規定做圖示標志。

9.2 包裝

9.2.1 機器人在包裝前，必須將操作機活動臂部分牢靠固定。

9.2.2 操作機底座及其他裝置與包裝箱底板牢靠固定。

9.2.3 控制裝置應單獨包裝。

9.2.4 包裝材料符合GB/T4768、GB/T4879、GB/T5048的規定。

9.2.5 若有其他特殊包裝要求，應在產品標準中規定。

9.2.6 包裝箱內應有下列文件：

a)特性數據表和產品合格證明書；

b)使用說明書及安裝圖或操作、安裝、維修說明書；

c)隨機備件、附件及其清單；

d)裝箱清單及其他有關技術資料。

9.3 運輸

運輸、裝卸時，應按9.1.3“包裝標志”的規定標識方向放置，以保持包裝箱的豎立位置，并不得堆放。

9.4 貯存

長期存放機器人產品的倉庫，其環境溫度為0℃～40℃，相對濕度不大于80%。其周圍環境應無腐蝕、易燃氣體，無強烈機械振動、沖擊及強磁場作用。貯存期限及其維護要求由產品標準規定。

【發布日期】20061213

【實施日期】20070701

第四篇：激光加工應用范圍

主要可廣泛應用于:

1: 汽車機械行業：軸承，鋼套，活塞環，發動機標簽，汽車面板按鍵，機床配件等； 2: 電子通訊行業：手機按鍵，鍵盤，電子元器件，家電面板，光纜，電纜等；

3: 五金工具行業：工具，量具，刃具，衛浴潔具，餐具，鎖，刀剪，醫療器械，健身器材，不銹鋼制品等；

4: 飾扣標牌行業：鈕扣，箱包扣，皮帶扣，金銀飾品，指示牌，胸牌，考勤卡，名片賀卡，日歷，相片，皮包，皮帶，筆及筆盒，獎狀，獎杯各種證書，收藏器，藝術品，圖章，牌匾等；

5: 儀表眼鏡行業：金屬表殼，表底，眼鏡框，儀器儀表面板等；

6: 木器工藝行業：木制工藝品，字畫復制及裝表，家具工藝裝飾等；

7: 包裝瓶蓋行業：煙草，食品，藥品等內外包裝，金屬瓶蓋，易拉罐等。

第五篇：激光切割技術

激光切割技術

1.激光切割技術基本概念

激光切割是利用高能量密度的激光束作為“切割工具”對材料進行熱切割的一種材料加工方式，是激光加工行業中最重要的一項應用技術。1971年用CO2激光切割包裝用夾板，首次開辟了激光切割在工業領域中的應用。隨著激光切割設備的不斷更新和切割工藝的日益先進，激光切割技術可實現各種金屬，非金屬板材及眾多復雜零件的切割，在汽車工業，航空航天，國防等領域獲得了廣泛應用。

2.激光切割技術基本原理和分類

2.1 激光切割技術基本原理

在激光束能量作用下，材料表面被迅速加熱到幾千至上萬度而熔化或氣化，隨著氣化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體吹走，達到切割材料的目的。脈沖激光適用于金屬材料，連續激光適用于非金屬材料。

2.2激光切割技術的分類

激光切割可分為：激光氣化切割，激光熔化切割，激光氧化切割和激光劃片與控制斷裂四類。

（1）激光氣化切割：利用高能量密度的激光束加熱工件，使溫度迅速上升，在非常短的時間內達到材料的沸點，材料開始氣化，形成蒸氣。這些蒸氣的噴出速度很大，在蒸氣噴出的同時，在材料上形成切口。材料的氣化熱很大，所以激光氣化切割時需要很大的功率和功率密度。激光氣化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料的切割。

（2）激光熔化切割：激光加熱使金屬材料熔化，然后通過與光束同軸的噴嘴吹非氧化性氣體，依靠氣體的強大壓力使液態金屬排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金屬完全氣化，所需能量只有氣化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不銹鋼，鈦，鋁及其合金等。

（3）激光氧化切割：原理類似于氧-乙炔切割。是用激光作為預熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體與切割金屬發生作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應區吹出，在金屬中形成切口。由于切割過程中的氧化反應產生了大量的熱，所以激光氧化切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度遠遠大于激光氣化切割和熔化切割。激光氧化切割主要用于碳鋼，鈦鋼以及熱處理等易氧化的金屬材料。

(4)激光劃片與斷裂控制：激光劃片是利用高能量密度的激光束在脆性材料的表面進行掃描，使材料受熱蒸發出一條小槽，然后施加一定的壓力，脆性材料就會沿小槽處裂開。激光劃片用的激光器一般為Q開關激光器和CO2激光器。斷裂控制是利用激光刻槽時所產生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產生局部熱應力，使材料沿小槽斷開。

3.激光切割的工藝特點和應用范圍

3.1 激光切割工藝特點

（1）切割質量好，精細

由于激光光斑小，激光切割切口細窄，切割表面光潔，熱影響區寬度很小，變形小，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序。

（2）切割效率高

由于激光的傳輸特性，激光切割機上一般配有數控工作臺，整個切割過程可全部實現數控。操作時，只需改變數控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進行二維切割，又可實現三位切割。材料在激光切割時不需要裝夾固定，既可節省工裝夾具，又節省了上，下料的時間。

（3）非接觸式切割

激光切割時割炬與工件無接觸，不存在工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需要改變激光器的輸出參數。激光切割過程噪聲低，振動小，無污染。

（4）切割材料的種類多

激光切割材料包括金屬，非金屬，金屬基和非金屬基復合材料，皮革，木材及纖維等。對于不同的材料，由于自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同，表現出不同的激光切割適應性。

（5）缺點：激光切割由于受激光器功率和設備體積的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。

3.2 激光切割的應用

在材料方面受激光器功率和設備體積的限制，激光切割只能切割中，小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。激光切割設備費用高，一次性投資大。大多數激光切割機都由數控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車制造領域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領域，激光切割技術主要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。

激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為廣泛的應用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進行服裝剪裁，可節約衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

適合采用CO2激光切割的產品大體上可歸納為三類：

第一類：從技術經濟角度不宜制造模具的金屬鈑金件，特別是輪廓形狀復雜，批量不大,一般厚度；12mm的低碳鋼、；6mm厚的不銹鋼，以節省制造模具的成本與周期。已采用的典型產品有：自動電梯結構件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣柜、開關柜、紡織機械零件、工程機械結構件、大電機硅鋼片等。

第二類：裝飾、廣告、服務行業用的不銹鋼（一般厚度3mm）或非金屬材料（一般厚度20mm）的圖案、標記、字體等。如藝術照相冊的圖案，公司、單位、賓館、商場的標記，車站、碼頭、公共場所的中英文字體。

第三類：要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應用的典型零件是包裝印刷行業用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽，然后在槽中鑲嵌刀片。使用時裝在模切機上，切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國內近幾年來應用的一個新領域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進入抽油泵，在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出0.3mm寬的均勻切縫，起割穿孔處小孔直徑不能大于0.3mm，切割技術難度大，已有不少單位投入生產。

4.激光切割工藝參數與質量評定

4.1激光切割工藝參數

（1）光束橫模

① 基模 又稱為高斯模，是切割最理想的模式，主要出現在功率小于1kw的激光器。② 低階模 與基模比較接近，主要出現在1-2kw的中功率激光器。③ 多模 是高階模的混合，出現在功率大與3kw的激光器（2）激光功率

激光切割所需要的激光功率主要取決于切割類型以及被切割材料的性質。氣化切割所需要的激光功率最大，熔化切割次之，氧氣切割最小。激光功率對切割厚度、切割速度和切口寬度等有很大影響。一般激光功率增大，所能切割材料的厚度也增加，切割速度加快，切口寬度也有所加大。

（3）焦點位置

離焦量對切口寬度和切割深度影響較大。一般選擇焦點位于材料表面下方約1/3板厚處，切割深度最大，切口寬度最小。

（4）焦點深度

切割較厚板時，應采用焦點深度大的光束，以獲得垂直度較好的切割面。但焦點深度大，光斑直徑也增大，功率密度隨之減小，使切割速度降低。若要保持一定的切割速度，則需要增大激光的功率；切割薄板宜采用較小的焦點深度，這樣光斑直徑小，功率密度高，切割速度加快。

（5）切割速度

切割速度直接影響切口寬度和切口表面粗糙度。對于不同材料的板厚，不同的切割氣體壓力，切割速度有一個最佳值，這個最佳值約為最大切割速度的80%。

（6）輔助氣體的種類和壓力

切割低碳鋼較多采用氧氣作輔助氣體，以利用鐵-氧燃燒反應熱促進切割過程，而且切割速度快，切口質量好，可以獲得無掛渣的切口。切割不銹鋼時，常采用O2+N2混合氣體或雙層氣流，單用氧氣在切口底邊會發生掛渣。氣體壓力增大，動量增加，排渣能力增強，因此可以使無掛渣的切割速度增加。

氧氣純度對切割速度有一定的影響，研究表明，氧氣純度降低2%，切割速度就會降低50%。

噴嘴形狀也影響激光切割質量和效率。不同切割機采用不同形狀的噴嘴。

4.2激光切割質量評定

與其它常規加工方法相比，激光切割具有更大的適應性。首先，與其他熱切割方法相比，同樣作為熱切割過程，別的方法不能象激光束那樣作用于一個極小的區域，結果導致切口寬、熱影響區大和明顯的工件變形。激光能切割非金屬，而其它熱切割方法則不能。一般來說，激光切割質量可以由以下6個標準來衡量。（1）切割表面粗糙度RZ（2）切口掛渣尺寸（3）切邊垂直度和斜度u（4）切割邊緣圓角尺寸r（5）條紋后拖量n（6）平面度F 5.激光切割設備

激光切割設備與焊接設備基本類似，區別是焊接需要使用激光焊槍，而切割使用激光割炬。激光切割大都采用CO2激光切割設備，主要由激光器、導光系統、數控運動系統、割炬及抽煙系統組成。

激光器由激光電源提供高壓電源，產生的激光經反射鏡、導光系統把激光導向切割工件所需要的方向；數控運動系統主要用于調節割炬的移動方向，割炬與工件間的相對移動有三種情況。

① 割炬不動，工件通過工作臺運動，主要用于尺寸較小的工件。② 工件不動割炬移動 ③ 割炬和工作臺同時運動。

割炬主要包括槍體、聚焦透鏡和輔助氣體噴嘴等零件。激光切割時，割炬必須滿足下列要求。

④ 能夠噴射出足夠的氣流。

⑤ 割炬內氣體的噴射方向必須和反射鏡的光軸同軸。⑥ 割炬的焦距能夠方便調節。

⑦ 切割時，保證金屬蒸汽和切割金屬的飛濺不會損傷反射鏡。

激光切割時，要求激光器輸出的光束經聚焦后的光斑直徑最小，功率密度最高。噴嘴用于向切割區噴射輔助氣體，其結構形狀對切割效率和質量有一定影響。噴孔的形狀有圓柱形、錐形、和縮放形等。一般根據切割工件的材質、厚度、輔助氣體壓力等經試驗后確定。

6.激光切割的應用實例

6.1布料激光切割

制衣行業中使用的服裝布料激光切割機打破了傳統手工和電剪速度慢和難以排版,充分解決了效率達不到和浪費材料的難題.速度快，操作簡單，只需把所要裁剪的圖形及尺寸輸入到電腦，機械就會把整張的材料裁剪成您所需要的成品，不用刀具、不需要模具，利用激光實現非接觸式加工，簡便快速。布料激光切割機與傳統的切割方式相比不僅價格低,消耗低.操作更方便，效果更好，并且因為激光加工對工件沒有機械壓力,所以切割出來產品的效果,精度以及切割速度都非常良好.并且還具有操作安全,維修簡單等特點.可連續24小時工作。

用于皮革、箱包企業及皮鞋、鞋材生產企業的激光切割雕刻機, 集切割、雕刻和鏤空于一身，適用各種皮革料的加工：高檔鞋材、皮包、皮衣切割特殊形狀，無毛邊，尺寸標準，誤差小（±0.1mm），效果柔軟，無高周波或刀模切壓的生硬感。另可于皮革上刻畫特別效果或圖案，使成品更顯精細及別具創意。

6.2激光切割在飾品中的應用

飾品加工是一門對比特殊的職業，由于主要是針對一些稀有的貴金屬的加工改造，所以對加工改造的設備要求十分的高。可是這對小型激光切開機來說，確是一個十分好的機會，它極好的處理了加工飾品中的一些難題，并且受到了各個廠家的熱捧。

運用小型激光切割機加工飾品在不需開模的情況下，就可以直接加工出想要的商品，并且精度十分的高，加工時刻只需要短短的幾分鐘就可以。不僅縮短了加工時刻，還降低了成本。

6.3激光切割在眼鏡行業中的應用

以往眼鏡行業主要利用模具做鏡框，不同樣式需要做不同模具，所需成本高，效率低。直到激光切割機投入后，開發新的款式只需在軟件上呈現，速度快、精度大，特別適合小量、多款式的生產模式。甚至可以做到一臺光纖激光切割機能夠快速加工出了不同款式的眼框，為個性定制眼鏡解決后顧之憂。

除此之外，激光切割機能夠在板材上任意的設計圖形，速度快，精度高，一次成型，無需后續處理，比傳統切割設備快十幾倍，極大的提高加工效率，可視排料，緊密貼合，節省材料。先進的工藝可提高眼鏡廠家的新產品開發速度，能夠快速收回設備投資成本。眼鏡專用激光切割機能在板材上切割任意的設計圖形，速度快，精度高，一次成型，無需后續處理，比線切割快十幾倍，極大的提高加工效率，可視排料，緊密貼合，節省材料。先進的工藝可提高貴公司的新產品開發速度，最快為您收回設備投資成本。一機多用，既能滿足客戶對平板的切割要求，也能滿足管圓及異形材料（方鋼、扁鐵、槽鋼、方管）的切割。

6.4激光雕刻

使用激光雕刻和切割，過程非常簡單，如同使用電腦和打印機在紙張上打印。您可以在Win98/Win2000/WinXP環境下利用多種圖形處理軟件，如CorelDraw等進行設計，掃描的圖形，矢量化的圖文及多種CAD文件都可輕松地“打印”到雕刻機中。唯一的不同之處是，打印將墨粉涂到紙張上，而激光雕刻是將激光射到木制品、壓克力、塑料板、金屬板、石材等幾乎所有的材料之上。

7.參考文獻

[1] 李亞江，王娟等編著.特種焊接技術及應用.北京：化學工業出版社，2014.[2] 關橋.高能束流加工技術—先進制造技術發展的重要方向.航空制造技術，1995.