三維五軸激光切割機床作為切割復雜曲面三維件的激光加工設(shè)備，在歐洲、日本已經(jīng)得到廣泛應用，而且市場需求越來越大，20世紀70～80年代，歐、意、日等國家已相繼開發(fā)三維激光切割機，技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，機床原始定位精度也達到10um級，是一種能真正地對三維件進行精密激光切割加工的高端設(shè)備。
然而，由于我國激光加工設(shè)備起步較晚，尤其是三維五軸激光切割機床的制造幾乎還是空白。長期以來，國內(nèi)高端三維激光加工市場一直由國外廠家壟斷，銷售價格和維護成本也非常昂貴。為適應國內(nèi)對三維激光加工越來越龐大和戰(zhàn)略性地市場需求，大族激光在2010年就積極地對三維五軸機床進行了研發(fā)試制，并取得了突破性進展。
圖1 三維五軸激光切割機床
三維五軸激光切割機簡介
三維五軸激光切割機（圖1）主要適用于航空航天、汽車制造、工程機械、模具、健身器材等領(lǐng)域的碳鋼、不銹鋼、鈦合金、鋁合金等材料的三維精密柔性加工。該設(shè)備具有以下特點：
⑴高架龍門式結(jié)構(gòu)，橫梁移動，擁有充分的加工空間。
⑵光纖激光器電光轉(zhuǎn)換率高，比相同功率CO2激光器能耗低60%，免光路維護，激光器無氣體消耗，設(shè)備運行成本低。
⑶三維頭實現(xiàn)n×360°無限旋轉(zhuǎn)，從切割到焊接，加工頭快速更換，無需調(diào)節(jié)，提供更穩(wěn)定的加工。
傳統(tǒng)三維件的加工方式不僅效率低下，而且切割效果也很粗糙，還經(jīng)常因為達不到切割精度而造成工件報廢。采用三維五軸激光切割機床，不僅切割精度高，而且切割端面質(zhì)量光滑，配備三維離線編程軟件，結(jié)合穩(wěn)定可靠的工件夾具，對客戶的批量化工件可以真正做到一次編程、無限切割，保證工件品質(zhì)的始終如一。
大族激光在三維五軸激光切割機床研發(fā)立項之初，就前瞻性地提出采用新興的光纖激光器，相比市場上普遍搭配的CO2激光器，具有無可比擬的節(jié)能優(yōu)勢和維護優(yōu)勢。同樣功率的激光器，光纖激光器要比CO2激光器電耗低60%，且沒有激光器氣體消耗，光纖激光器也幾乎無需光路維護。大族激通過提供最前沿的激光加工系統(tǒng)解決方案與及時高效的本地化服務，為用戶創(chuàng)造最大價值。
經(jīng)過幾年的沉淀，大族激光在三維五軸柔性機床標準機型的基礎(chǔ)上，針對不同的客戶需求，已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)了定梁—工作臺移動、懸臂式等結(jié)構(gòu)形式的三維五軸激光切割機床以適應不同行業(yè)的需求，并且都已經(jīng)實現(xiàn)順利投產(chǎn)。同時在機型的配置上，還可以為客戶提供“私人定制”服務，配備電動工作臺、平板和三維件切換工作臺、數(shù)控旋轉(zhuǎn)臺、全封閉式集成防護罩、環(huán)保型除塵器等以適應客戶的個性需要。
加工實例
三維五軸激光切割機加工技術(shù)在現(xiàn)代汽車零部件制造中的優(yōu)勢已成為現(xiàn)代汽車制造不可或缺的技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工切割+沖裁模制造方式已成為國際上大力發(fā)展的一項先進技術(shù)。
眾所周知，在模具的制作過程中，修邊、沖孔工序一直是模具制造過程中的難點，特別是一些結(jié)構(gòu)復雜的斜切、斜沖、斜翻等大型汽車模具。修邊線如果采用傳統(tǒng)的制作方式的確十分困難，且需反反復復摸索幾次甚至十多次，給鉗工、加工設(shè)備帶來了極大的工作量。不但對鉗工的技能水平提出了較高的要求，而且會嚴重地影響后工序模具的調(diào)試。且現(xiàn)實中有很多修邊、沖孔模的切刃材質(zhì)從成本上考慮采用了合金鋼，如Cr12、Cr12MoV等。如果采用傳統(tǒng)的修邊模制作方法，就難免會對刃口進行多次堆焊。由于諸如上面的材料在進行多次堆焊的過程中，容易開裂而致使鑲件報廢，不得不重新補料再加工。這樣，不但周期會被滯后，而且模具的制作成本也會大幅增加。
如果采用三維五軸激光切割機，在開發(fā)汽車零件時，拉延模樣件試模成功后，就可以用激光切割來替代修邊、沖孔工序，把切割所得的樣件直接用于下一道翻邊工序進行試模，把所得的最終樣件與檢具進行比較，如果有差異，通過計算機對上次的修邊線進行修整再次切割，直至成功。圖2所示為典型的三維五軸光加工零部件。
整個過程節(jié)省了兩道工序，完全改變了傳統(tǒng)的單線串行制作方式，很大程度上縮短了工藝流程和降低了模具制作成本。基于三維五軸激光切割機加工技術(shù)在現(xiàn)代模具制作的過程中有著這樣明顯的優(yōu)勢，因此，倍受很多模具企業(yè)的青睞，并得到了廣泛、成功的應用。
結(jié)束語
隨著科學技術(shù)的進步，三維五軸激光切割機床的成功研制，真正代表我國光學加工工藝技術(shù)得到進一步發(fā)展。三維激光切割機的開發(fā)研制，打破了我國金屬板材激光切割立體加工長期受制于德、意、日等發(fā)達國家壟斷的被動局面。同時取得了重大技術(shù)突破，從而使我國擺脫了該設(shè)備對進口的依賴，大大縮短了我國汽車、航天航空設(shè)備、儀器儀表、金屬模具、高檔電氣設(shè)備主件等立體設(shè)備的制造周期，提高勞動效率，降低生產(chǎn)成本，對推動我國裝備制造業(yè)的發(fā)展振興將發(fā)揮無可替代的作用。