激光是一種因刺激產(chǎn)生輻射而強化的光。由于其具有方向性好、亮度高、單色性好等特性，使得激光的應用非常廣泛，如激光切割、激光焊接、激光雕刻、激光打孔、激光打標等等，激光應用也成為目前最有發(fā)展空間的領域之一。而激光切割作為激光加工中最重要的一項技術應用，其主要有兩種：一種是脈沖激光，適用于金屬材料；第二種是連續(xù)激光，適用于非金屬。下面就來介紹一下激光切割技術中的汽車行業(yè)中的應用。激光切割原理及優(yōu)點
激光切割是利用高功率密度的激光束掃描材料表面，在極短的時間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走，以達到切割的目的。激光切割在汽車零部件的生產(chǎn)中具有以下優(yōu)點：⑴精度高，定位精度在0.05mm左右。⑵切縫窄，激光束聚焦成很小的光點，使得焦點處達到很高的功率密度，材料加熱至氣化程度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。⑶切割面光滑，無毛刺。⑷速度快，比線切割速度要快很多。⑸切割質(zhì)量好，無接觸切割，切邊受熱影響很小，基本不存在工件熱變形現(xiàn)象，完全避免材料沖剪時形成的塌邊，切縫一般不需要二次加工。⑹不損傷工件，激光切割頭不會與工件表面接觸，保證不劃傷工件。⑺不受被切材料的硬度的影響，激光可以對鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質(zhì)合金等材料進行加工。⑻不受工件外形的影響，柔性好，可以加工任意圖形，也可以切割管材及其他型材。⑼節(jié)約模具的投資，激光加工不需要模具，沒有模具損耗，無需修理模具，節(jié)約模具的更換時間，從而節(jié)省了加工費用，降低了生產(chǎn)成本。⑽節(jié)省材料，采用計算機編程，可以把不同形狀的產(chǎn)品進行整板材料套裁，提高材料的利用率。⑾可以縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，新產(chǎn)品的試制，一般數(shù)量較少，結(jié)構不確定，不用制造模具，降低浪費，縮短新產(chǎn)品的制作周期。⑿可以切割非金屬的材料。因此在生產(chǎn)中采用這種設備是非常可行的，并且這種設備也適用于生產(chǎn)小批量工件，為零部件的前期試制開發(fā)提供了方便，節(jié)約了成本。
激光切割的設備
激光切割設備種類繁多：⑴平面激光切割機，主要切割平面工件。⑵三維激光切割機，可以切割三維空間的工件。⑶激光切割機器人（圖1），可以切割更復雜的三維立體工件等。
隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，激光切割機器人的應用越來越多，而且這種類型的激光切割設備也可以切割平面工件和簡單的三維工件，因此下面重點介紹激光切割機器人工作站的組成部分：⑴高精度軌跡機器人，實現(xiàn)了高精度、高速度、立體加工以及成本的降低。⑵激光發(fā)生器，有固體激光發(fā)生器、氣體激光發(fā)生器和光纖激光發(fā)生器，是產(chǎn)生激光源的裝置。⑶冷卻器，用于冷卻激光發(fā)生器。⑷光纖維電纜。⑸切割頭，主要包括腔體、聚焦透鏡座、聚焦鏡、電容式傳感器和輔助氣體噴嘴等零件。⑹工作臺，用于安放被切割的工件，并能按照控制程序正確而精準的進行移動，是由伺服電機驅(qū)動的。⑺數(shù)控系統(tǒng)，控制工作臺實現(xiàn)X、Y、Z軸的運動，同時也控制激光器的輸出功率。⑻操作臺，用于控制整個切割裝置的工作過程。⑼氣瓶，包括激光切割機工作介質(zhì)氣瓶和輔助氣瓶。⑽空壓機。⑾空氣冷卻干燥機、過濾器。⑿抽風除塵機等輔助設備。激光切割機器人在汽車制造中的實踐
下面列舉闡述一下激光切割機器人在汽車零件加工中的應用。
管材零件的切割
如圖2所示，該零件是激光切割管材上所有的孔(左件4個孔，右件5個孔），因孔數(shù)量較多，孔徑尺寸也各不相同，采用模具來沖裁的話，模具比較復雜并且模具數(shù)量也比較多，投資相對較大，而且后期的模具維修頻率也較高，會占用大量的時間和人力，并且還會產(chǎn)生不合格品，影響零件的質(zhì)量，還要有專門的質(zhì)檢人員進行檢驗，以防止不合格品的流出。而采用激光切割技術不但可以減少大量的模具資金的投入，還可以帶來以下幾點好處：⑴保證零件質(zhì)量；零件切割位置準確，并且這種無接觸加工可以避免塌角的發(fā)生。⑵節(jié)省操作工人與設備的占用；采用激光切割，程序調(diào)好之后，只需要一名工人就可以完成取件、上件、下件等一系列工作；如果用模具來實現(xiàn)最少需要3套模具，3名操作工，3臺沖壓設備。⑶節(jié)省時間，操作簡單；根據(jù)實踐，該零件一天可以切割400套，并且工人不會太累，效率較高；如果采用模具實現(xiàn)，正常情況一天也可以生產(chǎn)400套，但是如果模具出現(xiàn)問題，維修、裝模具、調(diào)試會耗費大量的時間和人力。⑷避免漏切、錯切；激光切割如果出現(xiàn)漏切、錯切，設備會報警，因此不會有不合格品流出的現(xiàn)象；如果模具出現(xiàn)漏沖，不容易被發(fā)現(xiàn)，這樣不合格品流出，會帶來更大的損失。
