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(yīng)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(yīng)用也成為目前最有發(fā)展空間的領(lǐng)域之一。而激光切割作為激光加工中最重要的一項技術(shù)應(yīng)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(shù)中的汽車行業(yè)中的應(yīng)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(gòu)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(shè)備是非常可行的，并且這種設(shè)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(shè)備
激光切割設(shè)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(fù)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(yīng)用越來越多，而且這種類型的激光切割設(shè)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(shè)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(yīng)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(fù)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(shù)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(shè)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(shè)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(shè)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。
