隨著(zhù)激光技術(shù)的成熟和快速發(fā)展，其在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域已開(kāi)始普及應用。而激光切割技術(shù)也已從板材切割發(fā)展到了金屬管材切割。專(zhuān)業(yè)激光切管機的誕生與應用，極大的提高了金屬管材的加工效率。本文主要分析專(zhuān)業(yè)激光切管機的優(yōu)勢，以及目前市場(chǎng)上主流專(zhuān)業(yè)激光切管機的分類(lèi)及特點(diǎn)，并展望專(zhuān)業(yè)激光切管機的發(fā)展趨勢。

專(zhuān)業(yè)激光切管機的優(yōu)勢

激光切管機的切割原理與平面激光切割機并沒(méi)有多少差異，作為一種專(zhuān)用激光切割機，激光切管機主要針對標準金屬管材（圓管、矩形管、橢圓管等）、型材（槽鋼、角鋼等）和部分異形管材進(jìn)行激光切割，相較于傳統加工工藝，其優(yōu)勢在于以下幾個(gè)方面：(1)切割精度高，輪廓精度能達到±0.05mm。(2)切口平整，無(wú)毛刺，割縫細，材料損耗少。(3)非接觸加工，且激光切割的熱影響區很小，幾乎沒(méi)有變形。(4)切割效率高，可以實(shí)現批量生產(chǎn)。(5)柔性化好，采用專(zhuān)業(yè)的數控系統和套材編程軟件，可以隨時(shí)更改或更換產(chǎn)品。

由此可見(jiàn)，專(zhuān)業(yè)激光切管機，可以替代機械鉆孔、銑削、鋸切、沖壓或清理毛口等需要不同金屬管材加工的設備和硬質(zhì)工具的加工工序，實(shí)現了復雜管結構的下料切割、倒角、切槽或孔、刻痕以及其他可能的尺寸和形狀特征的加工等等，可廣泛應用于鈑金加工、廚具、燈具、汽車(chē)、醫療器械、五金、健身器材等行業(yè)。

專(zhuān)業(yè)激光切管機的分類(lèi)及特點(diǎn)

 隨著(zhù)我國金屬管材產(chǎn)量和消費的迅速增長(cháng)，激光切管機設備正在我國迅速普及，目前市場(chǎng)上激光切管機的種類(lèi)繁多，按管材軸向進(jìn)給方式大致可分為兩類(lèi)。

定料切割型激光切管機

 這類(lèi)激光切管機只加工定長(cháng)的管材，多用于加工軸線(xiàn)不變、截面變化的管材表面的輪廓，管材兩端無(wú)法加工，雖然定料切割型激光切管機有很大的局限性且生產(chǎn)效率低，但因為它的專(zhuān)用性也占有著(zhù)不小的市場(chǎng)份額。圖1所示為定料切割型激光切管機在燈桿和燈罩表面加工的裝飾圖案。

圖1 定料切割型激光切管機加工的燈桿和燈罩

工作原理

如圖2所示，定料切割型激光切管機由兩個(gè)夾持卡盤(pán)固定管材，卡盤(pán)繞管材軸線(xiàn)同步做旋轉運動(dòng)，激光頭做管材軸向和徑向的進(jìn)給，進(jìn)行切割。

圖2 工作原理圖

送料切割型激光切管機

此類(lèi)激光切管機主要用于同軸線(xiàn)同截面管材的加工，不僅能夠在管材表面加工各種輪廓形狀，還能在機床設計行程內，可根據管材零件設計長(cháng)度進(jìn)行切斷，相較于定料切割型激光切管機，其靈活性和擴展性強，切割效率也更高，目前占據了專(zhuān)業(yè)激光切管機市場(chǎng)的絕大部分份額。

如圖3所示，送料切割型激光切管機可以用于批量加工方管和圓管等標準金屬管材的各種輪廓，并進(jìn)行割斷。

圖3 送料切割型激光切管機加工的方管和圓管

工作原理

如圖4所示，由激光切管機卡盤(pán)夾持管材，支撐卡盤(pán)徑向固定管材，所有卡盤(pán)繞管材軸線(xiàn)同步做旋轉運動(dòng)，夾持卡盤(pán)固定管材做軸向進(jìn)給，激光頭做管材徑向的進(jìn)給，進(jìn)行切割。目前市場(chǎng)上送料切割型激光切管機以?xún)煽ūP(pán)為主，雖然性?xún)r(jià)比高，但其缺陷也很明顯。

圖4 工作原理圖

(1)切割精度穩定性差，對于零件過(guò)長(cháng)或一些自身剛性差的管材，受重力變形加上卡盤(pán)旋轉離心力的作用，即使增加伺服托輥或仿形輪支撐，也很難保證切割精度的穩定性。(2)尾料，即使激光頭能夠越過(guò)支撐卡盤(pán)切割，但卡盤(pán)夾持端仍然無(wú)法切割，造成管材浪費。

圖5 多卡盤(pán)型激光切管機結構圖

針對這些缺陷，部分設備制造商以?xún)煽ūP(pán)送料切割型激光切管機為基礎，擴展設計出多卡盤(pán)型激光切管機，如圖5所示。其中，(1)增加一組支撐卡盤(pán)，可以保證一定管長(cháng)的管材幾乎不受重力變形和卡盤(pán)旋轉離心力的影響，能有效保證切割精度的穩定性，并且在機床行程范圍內，零件切割長(cháng)度也不受限制。(2)增加一組夾持卡盤(pán)做接料，在送料夾持卡盤(pán)處于極限位置時(shí)，接料夾持卡盤(pán)夾持管材做軸向進(jìn)給運動(dòng)，可以保證絕大部分管材零尾料切割。

上述設計雖然可以完全解決兩卡盤(pán)送料切割型激光切管機的缺陷，但卡盤(pán)、伺服軸數以及數控系統等成本的增加，也解釋了目前多卡盤(pán)送料切割型激光切管機沒(méi)有成為主流發(fā)展趨勢的原因。

專(zhuān)業(yè)激光切管機的發(fā)展趨勢

高精度、高效率

未來(lái)管材需求量越來(lái)越大，加工要求也會(huì )越來(lái)越高，提高加工精度和生產(chǎn)效率是專(zhuān)業(yè)激光切管機快速發(fā)展的必要因素。

模塊化

用戶(hù)的需求隨著(zhù)時(shí)間推移會(huì )不斷的變化，模塊化設計可以及時(shí)根據用戶(hù)的要求增加或更換相關(guān)功能部件，滿(mǎn)足用戶(hù)需求，能達到雙方利益zui大化。

自動(dòng)化

目前已經(jīng)有很多用戶(hù)配備了自動(dòng)上、下料單元，自動(dòng)化的發(fā)展可以有效的解放勞動(dòng)力，緩解企業(yè)用工荒的問(wèn)題。

智能化

隨著(zhù)“工業(yè)4.0”理念的普及和5G技術(shù)的發(fā)展成熟，未來(lái)的激光切管機一定會(huì )實(shí)現完全自動(dòng)化，即集信息采集、下單、進(jìn)料、上料、管材識別、測長(cháng)、自動(dòng)調用程序切割、下料、碼垛及出貨為一體，最終實(shí)現智能化。

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