闫新华，付黎伟，甄守乐

（诺伯特智能装备（山东）有限公司，山东 聊城 252000）

0 引言

激光切割是激光加工领域中应用最早、使用最多的应用技术，占整个激光加工领域的70%以上，在机械、汽车、航空航天、轻工纺织、食品医疗等行业应用广泛[1]。

传统的激光切割平面切割为主，随着激光切割技术的发展，自由曲面三维工件的加工逐渐成为可能。从1979 年世界上第一台五轴CO2激光切割机在Prima 公司问世以来，三维激光切割机即以柔性强、精度高、工装设备需求少、生产准备时间短等优点受到诸多青睐，目前广泛应用于汽车、机械制造、航空航天等领域对三维工件有加工需求的生产中[2]。

1 三维激光切割机的种类

为保证加工质量并高效利用激光束能量，三维激光切割过程中，切割头在沿预设的空间轨迹运动的同时，其激光光轴须始终与被切割工件表面垂直。因此，三维激光切割机通常至少需要具有5 个轴，即三个直线运动轴（X、Y、Z 轴）和两个旋转轴（A、B、C轴中的两个）。

目前，商业市场的三维激光切割机有龙门式和机器人式两种基本结构。前者通常由床身或工作台提供X、Y、Z 轴直线运动，切割头提供其余两轴旋转（或摆动）运动；后者采用光纤传输（或内含反射镜的关节臂）与机器人连接，实现三维激光切割。两者性能对比如表1 所示[3-5]。

表1 龙门式、机器人式切割机性能对比

大功率激光器是激光切割设备的关键配件，根据使用激光器的种类不同，三维激光切割机通常也分为光纤激光切割机、CO2激光切割机和YAG 激光切割机三类。……