CIMT2021部分激光加工机床展品评述

　　【机床商务网栏目 产品评测】第十七届中国国际机床展览会(CIMT2021)期间，中国机床工具工业协会特种加工机床分会和中国机械工程学会特种加工分会组成特种加工机床评述专家组，通过对参展特种加工机床的现场观摩、收集资料以及与参展厂商的交流座谈，对境内外电加工机床、激光加工机床、增材制造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，并对特种加工机床的应用与市场发展进行了分析。7月28日发布了部分电加工机床展品评述，今天发布激光加工机床展品评述，后续将发布增材制造机床评述，敬请关注。
 

　　据笔者统计，本届展会共汇聚了境内外20多家激光加工企业参展。境内方面主要有深圳大族激光科技产业集团股份有限公司、奔腾激光(温州)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、东莞市力星激光科技有限公司、武汉华工激光工程有限责任公司、广东宏石激光技术股份有限公司、深圳迪能激光科技有限公司、北京珊达激光科技发展有限责任公司、苏州领创激光科技有限公司、济南邦德激光股份有限公司、济南金威刻科技发展有限公司、苏州瑞铁机床股份有限公司等；境外方面有主要德马吉森精机(DMG MORI)、德国普雷茨特精密技术有限公司(Precitec)、德国埃马克集团(EMAG)、意大利博栗玛贸易有限公司(BLM)、日本三菱电机自动化有限公司、日本远州株式会社等。
 

　　参展的激光加工设备主要涉及激光切割设备、超快激光精密加工设备、激光焊接设备以及其他激光加工设备。其中占比最大的激光切割设备普遍呈现出高功率、高效率、高质量、智能化、模块化等特点，实现了对大厚板、高反射率材料的高效切割；激光精密加工设备普遍为纳秒激光设备，参展的境内外企业展出了应用于精密超硬刀具加工的纳秒超快激光精密加工设备，未有飞秒激光加工设备展出；激光焊接设备方面，境内企业推出了手持型激光焊接机，由于其灵活方便，操作简单，可大大提高传统手工焊的工作效率。
 

　　1. 激光切割设备
 

　　相较于上一届展会，本届展会参展的激光切割设备最突出的特点就是高功率和智能化。激光切割设备普遍搭配“万瓦级”输出功率的激光器，如大族激光智能装备集团、奔腾激光(温州)有限公司、苏州领创激光科技有限公司、北京珊达激光科技发展有限责任公司等企业的激光切割设备，均可搭配“20kW级”的激光器。其中，济南邦德展出的Dream3磁悬浮光纤激光切割机(见图1)，选配40kW光纤激光器，切割碳钢厚度可达100mm，切割不锈钢厚度可达200 mm。更高的激光输出功率不仅可以应用于更厚的板材切割，而且在切割相同厚度的板材时，还可以保证切割质量和更快的切割速度，提高生产效率。随着激光器功率的增大，设备可以实现更高的切割速度和生产效率。多家企业采用了磁悬浮电机，动力性能和动态性能更加卓越。如江苏亚威展出的HLS-2040磁悬浮光纤激光切割机(见图2)，X/Y轴最大加速度达到了2.5G。济南邦德展出的Dream3磁悬浮光纤激光切割机同样采用了磁悬浮电机，X/Y轴最大加速度更是达到了4.0G。
 

图1  Dream3磁悬浮光纤激光切割机
 

图2  HLS-2040磁悬浮光纤激光切割机
 

　　通过数控技术和AI技术，很多企业参展的激光切割设备实现了生产过程的智能化、自动化。大族激光参展的SF系列双平台光纤激光切割机可选配智能制造模块，分解加工过程，将各种变量数字化，从而精细化提升制造工艺和效率。在板材切割过程中使用AutoSplit智能裁剪板材，工序内自动分离工件与需要仓库回收的板材余料。和和机械展出的SLT-102-FIBER全自动化激光切管机，采用了11轴数控，选配1-2kW光纤激光器，可以对不同材质的方管、圆管、异型管进行切割加工。从自动背料架进料、材料自动校准、进料及倾转、激光切割到自动下料，采用全自动化生产流程。日本三菱电机公司展出的ML4020GX-F60二维激光加工机采用了AI技术“Maisart”，可以根据加工中的声音和光对加工状态进行AI判断，自动调整加工条件，致力于实现“不停顿的加工”。德国普雷茨特公司此次参展推出了ProCutter Zoom2.0智能切割头，应用PierceTec技术可以提供快速优质穿孔，其内置传感器可实时监控穿孔过程，并且会根据穿孔时的数据优化激光功率，传感器检测数据都可在APP上同步显示，以便进行实时远程控制。稳定的穿孔质量和高效的穿孔作业在切割厚板时更具优势。
 

　　2. 激光精密加工设备
 

　　激光精密加工设备，特别是超快激光加工设备在激光加工领域扮演着越来越重要的角色。德马吉森精机展出的LASERTEC 20 linear精密刀具激光加工中心(见图3)，搭载532 nm纳秒激光器，以非切削方式加工PCD、CVD-D和CBN材质的切削刃、后角和断屑器，可提高刀具使用寿命达2.5倍。高动态性能的5轴激光加工将刀坯切为刀片，切分速度高于线切割机床达10倍，生产效率的增加使得金刚石刀具生产成本大大降低。联合磨削集团(EWAG)展出的是LASER LINEPRECISION高精度五轴激光烧蚀系统(见图4)，搭配了最大输出功率50W的532 nm纳秒短脉冲激光器以及一体化六轴机器人，能够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。LASEER LINE PRECISION专为生产金刚石工具而设计，绿光波长范围(532nm)的集成短脉冲激光器可以对金刚石材料进行特别有效的加工。境内方面，北京市电加工研究所推出了LASER6120精密刀具激光刃磨机床(见图5)，可选配100W纳秒光纤激光器和60W皮秒激光器，主要应用于PCD、CBN、陶瓷以及硬质合金刀具的刃口加工和可转位刀具容屑槽的加工。使用脉冲皮秒超短脉冲激光技术，材料直接被汽化蒸发，没有显著的热量输入，在加工时刀具刃口不会因为受热而损坏，使用寿命显著提高。
 

图3  LASERTEC20linear精密刀具激光加工中心
 

图4  LASEER LINE PRECISION高精度五轴激光烧蚀系统
 

图5  LASER6120精密刀具激光刃磨机床
 

　　皮秒、飞秒激光等超短脉冲激光因具有极短的脉冲宽度和极高的峰值功率，可以实现高精度的微/纳加工，而且在加工过程中对工件无热损伤，所加工的零件可以获得更长的使用寿命。可能受疫情影响以及上一届展会的市场反馈，本届展会没有皮秒/飞秒激光加工设备的展出。参展设备普遍选择纳秒激光作为激光源，在满足加工需求的条件下可以降低设备成本。但随着激光器生产工艺的逐渐成熟，超短脉冲激光器成本降低，皮秒/飞秒超短脉冲激光加工设备将成为激光精密加工设备的发展方向。
 

　　3．激光焊接设备
 

　　激光焊接技术一般搭配机床或焊接机器人进行自动化生产，但在一些室外现场或对复杂位置进行焊接，由于设备体积问题并不适用。传统电弧焊设备简单，操作灵活方便，能进行全位置焊接，适合焊接多种材料。其不足之处是劳动强度大，烟尘及噪声污染严重，而且对焊工技术水平要求较高。得益于光纤激光器的发展，激光器体积显著减小，便于集成。本届展会上，大族激光智能装备集团、广东宏石激光技术股份有限公司、奔腾激光(温州)有限公司等企业针对传统电弧焊技术的不足之处，推出了手持式光纤激光焊接机。奔腾激光展出的飞鸿SWAN-HW手持激光焊接机，采用激光器水冷一体机设计，移动轻便。手持焊接头内置高精度振镜电机，其中双轴摆动焊接头，除了可以应用于中薄板材的焊接，还具有激光切割、清洗功能。焊缝热输入量小、焊件变形小、表面质量好，焊接效率比传统弧焊更高。广东宏石激光技术股份有限公司展出的FMW系列手持式光纤激光焊接机，焊接头同样搭载WOBBLE摆动系统，其质量仅为0.8kg，持久工作不易疲劳。目前手持式激光焊接机的功率都低于2kW，适合于4mm以下的不锈钢、碳钢的焊接。而在安全性方面，参展设备都具备多重安全防护措施，焊嘴只有在触碰到金属时触动开关才有效，并且触动开关带有体温感应，保证不会因为误触导致激光发射对人造成伤害。
 

　　4．其他激光加工设备
 

　　本次参展的多用途激光加工机和复合加工机与上一届展会展出的设备区别不大。日本远州株式会社生产的LBM10，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，以小零部件的激光加工为主要应用方向，实现了最小的占地空间。与专用机必须从零开始相比较，可在短时间以合理的成本构建完成激光加工系统。本次参展的设备为LMB10通用激光加工机，搭载了2kW半导体激光器，主要用于激光焊接、激光熔覆和激光淬火。
 

　　江苏亚威展出了HPML30510冲割复合机，该机型可以实现冲孔、成型、攻丝、激光切割、成品自动落料输送等功能。当遇到不常用的特殊孔时，利用激光进行加工可以节省模具费用和加快交货期。例如冲切很难实现的段差外周，使用激光后就可简单实现。复合加工机在很好地降低生产成本的同时，还能帮助企业改善生产工艺，提高产品附加价值。
 

　　北京珊达激光此次展出了SD-5C-200光纤激光清洗机，可应用于金属表面除锈、表面除漆脱漆处理、工件表面污渍污垢清洗、焊接/喷涂预处理等方面，实现无化学试剂、无介质、无尘、无水清洗，激光清洗表面洁净度高，能清除纳米级以下污染微粒。在清洗领域，激光清洗具有广阔发展前景。