三維激光頭加工技術(shù)是激光智能加工的發(fā)展趨勢(shì)。它將新一代光纖激光頭技術(shù)與各種六軸或七軸機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)三維空間的高速，高精度切割頭和焊接頭。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，歐美發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家制造業(yè)中50％-70％的零件采用三維激光頭加工技術(shù)加工而成。

三維激光頭加工設(shè)備已被國(guó)外廠商壟斷。雖然產(chǎn)品非常好，但高售價(jià)和后期維護(hù)成本總能讓國(guó)內(nèi)工廠遠(yuǎn)離。面對(duì)世界三維激光頭設(shè)備市場(chǎng)的巨大需求，萬(wàn)順興激光投入巨資積極研發(fā)，取得了突破性進(jìn)展。到目前為止，萬(wàn)順興3D機(jī)器人光纖激光切割頭系列和高效率，高精度，多功能，高適應(yīng)性的焊接頭系列已經(jīng)批量引入全球市場(chǎng)。萬(wàn)順興激光智能加工設(shè)備可在不同厚度的金屬板上進(jìn)行多角度，多方向柔性智能加工，滿足航空航天，汽車(chē)，船舶，機(jī)械制造，電梯制造等各制造業(yè)的金屬切削和焊接要求，廣告制造，家電制造，醫(yī)療設(shè)備，五金，裝飾，金屬外加工服務(wù)等。其中，汽車(chē)制造是三維激光切割頭和焊接頭技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一。

一、三維激光切割頭技術(shù)

三維激光切割頭工藝范圍廣，適用于切割加工金屬材料，如不銹鋼，碳鋼，合金鋼，硅鋼，鍍鋅鋼板，鎳鈦合金，鉻鎳鐵合金，鋁鋁合金，鈦合金，銅等。它涵蓋了金屬材料的整個(gè)工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，廣泛用于模具試制和模塑件的小批量生產(chǎn)。它在非成型加工，各種消耗成本，快速響應(yīng)市場(chǎng)，智能化生產(chǎn)，安全環(huán)保等方面具有更多優(yōu)勢(shì)。

1、三維激光切割頭——無(wú)成型工藝

在產(chǎn)品轉(zhuǎn)換和沖壓模具改造過(guò)程中，在繪制原模后，采用三維激光切割頭技術(shù)對(duì)孔位和修邊進(jìn)行加工，大大縮短了模具測(cè)試周期。目前，三維激光切割頭具有取代修邊模具和沖模的趨勢(shì)。例如，在減輕汽車(chē)的過(guò)程中，使用更薄的高強(qiáng)度鋼板，特別是對(duì)于強(qiáng)度高達(dá)1500MPa的鋼板。由于更高的強(qiáng)度，在加工這些高硬度材料時(shí)，傳統(tǒng)設(shè)備的模具或刀具的使用壽命將大大縮短，并且激光切割不需要考慮這些問(wèn)題。另外，汽車(chē)部件等非平面部件需要通過(guò)三維激光切割頭，這是非三維平面切割所不能做到的。

在三維加工中，由萬(wàn)順興激光開(kāi)發(fā)的WSX三維機(jī)器人光纖激光切割頭系列取代了傳統(tǒng)昂貴的五軸機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了三維激光切割。高精度WSX機(jī)器人，全鋁合金臂，重量輕，獨(dú)特的起重和裝配重型設(shè)備，工作范圍廣，確保在任何姿勢(shì)下加工。機(jī)器人手臂可以達(dá)到2.01米，切割臺(tái)的寬度可以達(dá)到2米，超過(guò)了昂貴的六軸機(jī)床工作臺(tái)的寬度?？梢栽谇懈钆_(tái)的工作區(qū)域中加工一般尺寸的成形零件。通過(guò)移動(dòng)工作臺(tái)也可以實(shí)現(xiàn)一些大尺寸金屬板。它不僅縮短了樣品的生產(chǎn)和安裝周期，提高了產(chǎn)品更換的靈活性，而且還滿足了機(jī)器蓋，后蓋盒，水箱等非平面汽車(chē)零件的三維切割，修邊和沖孔的要求。等等?？蚣埽ｋU(xiǎn)杠，刀片，門(mén)和其他金屬板蓋和底盤(pán)部件，如翼梁，控制臂，后軸等。

2、三維激光切割頭的消費(fèi)成本較低

與傳統(tǒng)的三維切割頭系統(tǒng)相比，三維工業(yè)機(jī)器人和光纖激光切割機(jī)的結(jié)合大大降低了三維切割系統(tǒng)的成本和系統(tǒng)的占用面積。光纖激光器采用半導(dǎo)體模塊化和冗余設(shè)計(jì)，諧振腔內(nèi)無(wú)光學(xué)透鏡，無(wú)需啟動(dòng)時(shí)間，無(wú)需調(diào)整，免維護(hù)，穩(wěn)定性高，降低了配件成本和維護(hù)時(shí)間;同時(shí)，光纖激光器具有較高的電光轉(zhuǎn)換效率，轉(zhuǎn)換效率大于25％，是相同功率的CO2激光器的2-3倍，產(chǎn)生的處理浪費(fèi)較少。在金屬板的切割過(guò)程中，優(yōu)點(diǎn)特別突出，降低了整個(gè)加工時(shí)間的成本，提高了生產(chǎn)效率。

光纖激光頭是最新的激光技術(shù)之一。在激光頭方面，萬(wàn)順興3D機(jī)器人光纖激光切割頭采用德國(guó)原裝進(jìn)口光纖激光器。它具有散熱面積大，光束質(zhì)量好，體積小的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)激光器相比，光纖激光器具有更好的切割質(zhì)量，更低的系統(tǒng)成本，更長(zhǎng)的使用壽命，更低的維護(hù)成本和更低的功耗。同時(shí)，配備德國(guó)原裝智能后續(xù)三維激光切割頭，避免用戶過(guò)分依賴熟練的操作人員，降低人工成本。

3、三維激光切割頭的快速響應(yīng)市場(chǎng)

制造商開(kāi)發(fā)模具的成本非常高。此外，當(dāng)前消費(fèi)強(qiáng)調(diào)個(gè)性化，產(chǎn)品的更新周期逐漸縮短。由于其自身的限制 - 長(zhǎng)模具生產(chǎn)周期，原始模具生產(chǎn)難以適應(yīng)更快更快的產(chǎn)品更換。在快速響應(yīng)市場(chǎng)需求方面，毫無(wú)疑問(wèn)，三維激光切割頭和非成形快速加工技術(shù)將贏得巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4、三維激光切割頭的智能自動(dòng)生產(chǎn)

先進(jìn)的3D機(jī)器人光纖激光切割頭和自動(dòng)控制，網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)技術(shù)的完美結(jié)合，代表了最先進(jìn)的激光切割頭水平。目前，三維激光切割頭正朝著無(wú)人和自動(dòng)激光切割單元的方向發(fā)展。 萬(wàn)順興激光頭的WSX 3D機(jī)器人光纖激光切割頭內(nèi)置專業(yè)的激光切割機(jī)控制系統(tǒng)，自行開(kāi)發(fā)，電腦操作，嵌入大型工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，使用方便，智能化，有效降低使用難度。處理路徑由程序控制。如果處理對(duì)象發(fā)生更改，則只需要修改程序。同時(shí)配置了一個(gè)界面友好的智能手持操作終端，完全符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，降低了各個(gè)方向的操作難度。

WSX 3D機(jī)器人光纖激光切割頭配備遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，更智能，功能更強(qiáng)大。它可以通過(guò)移動(dòng)終端和PC終端實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。支持光路自適應(yīng)系統(tǒng);支持自動(dòng)鏡頭檢測(cè);支持遠(yuǎn)程協(xié)助處理設(shè)備故障;它可以最大限度地降低設(shè)備的故障率，降低設(shè)備的維護(hù)成本，提高設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定性。用戶可以通過(guò)專業(yè)的數(shù)字控制系統(tǒng)組織大量的三維激光切割頭單元（FMC），形成自動(dòng)化生產(chǎn)線，真正實(shí)現(xiàn)加工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能自動(dòng)化和無(wú)人化生產(chǎn)管理。

5、三維激光切割頭的安全和環(huán)境保護(hù)

光纖激光切割頭具有電光轉(zhuǎn)換效率高，處理浪費(fèi)少，噪音低，清潔，安全，無(wú)污染，大大改善工作環(huán)境，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。WSX C20三維機(jī)器人光纖激光切割頭設(shè)計(jì)的全封閉外保護(hù)裝置采用安全聯(lián)鎖設(shè)計(jì)，有效隔離加工區(qū)域，避免激光頭輻射傷害，完全符合歐洲最嚴(yán)格的激光頭設(shè)備安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確保最大程度地提高設(shè)備操作人員的人身安全。配合煙霧自動(dòng)收集系統(tǒng)，更環(huán)保，真正實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保的雙重保護(hù)。

二、三維激光焊接頭技術(shù)

與傳統(tǒng)的焊接頭焊接方法相比，激光焊接頭焊接具有寬寬比大，效率高，無(wú)需添加材料，經(jīng)濟(jì)性好，焊接材料一致性高，焊接質(zhì)量和強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

如今，3D機(jī)器人與光纖激光焊接頭焊接的結(jié)合被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造，特別是高端制造業(yè)。三維激光焊接頭焊接具有質(zhì)量穩(wěn)定，焊接速度快，多工位協(xié)作，安全性高的特點(diǎn)。

1、三維激光焊接頭——穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的焊接

焊接電流，電壓，焊接速度和干燥伸長(zhǎng)率等焊接參數(shù)在焊接結(jié)果中起著決定性的作用。采用三維機(jī)器人焊接時(shí)，各焊縫的焊接參數(shù)不變，焊縫質(zhì)量受人為因素影響較小，對(duì)工人操作技術(shù)的要求降低，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。然而，傳統(tǒng)的手工焊接方法，例如焊絲的焊接速度和干燥伸長(zhǎng)率是可變的，并且難以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量均勻性。萬(wàn)順興激光頭的 W20三維機(jī)器人光纖激光焊頭采用WSX工業(yè)機(jī)器人，定位精度高，加工穩(wěn)定性高，射程大，六軸聯(lián)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)三維零件的焊接。

與傳統(tǒng)焊接頭焊接方法相比，光纖激光焊接頭焊接不需要焊絲，焊縫的形狀和長(zhǎng)度可以定制，材料的特性不會(huì)改變。萬(wàn)順興激光頭的 W20 3D機(jī)器人光纖激光焊接頭配備了美國(guó)IPG公司的原裝進(jìn)口激光器。它是激光頭行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，使優(yōu)勢(shì)更加明顯，焊接更穩(wěn)定，質(zhì)量更高，整體外觀更光滑，更美觀，材料不會(huì)變形。

2、三維激光焊接頭的焊接速度更快

光纖激光焊接頭焊接的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是熱能集中，熱影響區(qū)域小。與單焦點(diǎn)焊接相比，激光頭的激光掃描焊接提供更高的焊接頭焊接的效率，更大的靈活性和更好的經(jīng)濟(jì)性，特別是當(dāng)某些部件需要很多短焊接時(shí)。焊頭可以使用掃描電流計(jì)將激光頭光束定位在工件表面，兩個(gè)高速掃描透鏡和一個(gè)線性軸完成精確定位，并移動(dòng)激光束的焦點(diǎn)，以便在一定范圍內(nèi)快速焊接3D空間中200 * 300 * 200 mm3?？梢栽诟鞣N三維模制部件之間實(shí)現(xiàn)重疊焊接，重疊焊接和點(diǎn)焊。同時(shí)，控制軟件可以使用戶遠(yuǎn)程處理激光焊接頭焊接的過(guò)程。例如：編輯處理順序，編輯加工要求，焊接頭焊接的形狀，焊接頭焊接的速度，激光頭功率，激光頭的激光能量梯度等，及時(shí)觀察和優(yōu)化激光狀態(tài)，編輯同步點(diǎn)，優(yōu)化加工路徑。

特別是，工業(yè)機(jī)器人用于攜帶掃描電流計(jì)，大大減少了焊頭的移動(dòng)和定位時(shí)間，提高了焊接效率。掃描檢流計(jì)與工件表面之間的距離非常大，簡(jiǎn)化了工具的結(jié)構(gòu)。配備自動(dòng)卸料器，形成多工位焊接工作站，具有更強(qiáng)的靈活性和更高的效率。

對(duì)未來(lái)車(chē)身結(jié)構(gòu)的研究表明，與電阻點(diǎn)焊相比，掃描焊接系統(tǒng)可以將投資成本降低30％，加工面積降低50％，加工時(shí)間降低60％。另外，機(jī)器人可以連續(xù)工作24小時(shí)，采用高速高效的三維激光焊接技術(shù)進(jìn)行焊接，從而更加明顯地提高了加工效率。

3、三維激光焊接頭的多站合作工作

針對(duì)單個(gè)三維激光焊接頭焊接不能滿足生產(chǎn)要求的問(wèn)題，還可以設(shè)計(jì)三維光纖激光焊接頭焊接多工位協(xié)同操作，配備自動(dòng)位移機(jī)，形成多工位焊接。工作站使材料能夠按順序裝載和卸載，具有更大的靈活性和更高的生產(chǎn)效率。小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化可以通過(guò)修改程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。

4、三維激光焊接頭的更高的安全性

焊接頭焊接會(huì)產(chǎn)生焊接電弧，霧和飛濺，這將危及工人的健康或安全。然而，萬(wàn)順興的WSX laser W20 3D機(jī)器人光纖激光焊頭大系列配備了一個(gè)手持終端，操作簡(jiǎn)單，無(wú)需前后接觸即可遠(yuǎn)程控制和焊接機(jī)器人手臂。對(duì)于點(diǎn)焊，工人不需要攜帶重型手動(dòng)焊鉗，這使得工人無(wú)需高強(qiáng)度的手工勞動(dòng)。同時(shí)，根據(jù)客戶的工作條件，設(shè)計(jì)合理的安全保護(hù)裝置，有效防止激光頭輻射在焊接過(guò)程中傷害工人。

從目前行業(yè)的發(fā)展來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人和激光頭行業(yè)都處于快速發(fā)展的過(guò)程中。激光頭加工技術(shù)，特別是切割頭和焊接頭，以及工業(yè)機(jī)器人的高靈活性和高效率相輔相成。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)與激光頭加工技術(shù)的融合將創(chuàng)造更多的三維激光頭加工解決方案，推動(dòng)激光頭加工應(yīng)用的發(fā)展，幫助企業(yè)降低成本，實(shí)現(xiàn)更大的生產(chǎn)能力，以智能，低成本和高靈活性獲得更多的利益。

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