技术

为了满足用户对生产效率和加工精度的要求，研究人员和设备制造商正在努力突破传统的铣削、钻削、车削、磨削等加工方法的限制。伴随着对传统加工工艺的持续改进和完善，各种新颖的切削技术和加工方法也在不断涌现出来。下面介绍一些已经成功应用的现代加工技术，还有许多新的加工方法正在研究开发之中。

    激光切割加工

    自从激光器在上世纪60年代首次问世以来，其种类、尺寸和应用范围一直在不断拓展。目前激光技术和设备的研发重点主要包括：①改善用户友好性和易于操作性；②易于维护保养；③提高“即插即用”能力；④缩小设备体积以应用于医疗和电子行业；⑤提高精度；⑥适应利基生产和大批量生产的柔性能力。
    近二十余年来，激光加工技术已成为钣金加工中的一个重要组成部分，不断增大的激光功率使生产率获得了大幅度提高。此外，激光加工设备还具有许多各不相同的设计特点。
    世界著名激光加工设备制造商Trumpf公司非常重视激光加工设备的多功能性，并且一直向用户提供二维和三维激光切割系统。由于激光加工极具柔性，因此能很好地解决许多企业管理者面临的两难抉择——是面向单件小批量加工的“利基市场”还是实施大批量生产？Trumpf公司的三维激光加工系统可以方便地定制为上述两种加工类型中的任何一种。在大批量加工的汽车制造业，该系统被用于汽车车身的精确切割，切口清晰干净，并且不存在热影响区（HAZ）的问题。利用激光的切割能力，可以简化相同型号汽车车身的制造过程。例如，激光加工系统可以在最终生产工序切割出汽车方向盘的位置，无论它是位于车身的左侧还是右侧。用激光切割掉车顶，就可以将一辆轿车变成一辆敞篷车。通过增加几个焊接件，就可以将轿车变成皮卡。这样可以减少车身冲压模具和操作工人的数量，大大提高生产率，即激光加工系统能够在无需工具的情况下实现柔性制造。
    Trumpf公司还能为加工车间提供激光切割机和激光折弯机，从而使盒类结构部件的制造更为容易。首先用激光切割机对金属板材进行切割，然后用激光折弯机使工件成型。最新的技术进展则是在钣金加工车间再增设一个激光焊接站。
    三维激光切割系统在汽车制造业的另一个应用是切削高强度钢。为了提高汽车零部件的强度和减轻其重量，汽车制造商正越来越多地使用更为强韧的金属材料。但随之而来的问题是这些材料非常难切削，造成刀具磨损率急剧升高，以致采用常规切削工艺无法实现经济性加工。
    Trumpf 激光能够轻松而快速地实现复杂切削而无需后续二次加工。开发这种激光加工系统需要解决的一个大问题是误差的累积，其中包括工件的误差、激光系统的误差和工件夹持系统的误差。而工件夹紧问题使事情进一步复杂化，由于工件上没有可用于安全可靠夹紧的孔，因此需要设计特殊的夹具，以确保工件在加工时不会引起任何变形。
    带有五轴运动机械臂的CO2激光加工系统已经投入使用，根据工件材料的不同类型和不同厚度，可选用3000～6000W的激光功率。为了达到汽车生产所要求的加工速度，这种激光加工系统集成了一个转台式工件夹持系统，使激光能够稳定地工作。

    激光辅助加工

    激光辅助加工是人们很久以来就一直在研究的加工技术，现在该技术已开始走出实验室，投入实际应用。在加工时，通过光纤或其它光束传导装置将激光束投射到工件上，正好位于刀具前面。激光产生的热量可使工件软化，使其变得易于切削。该方法可用于难加工材料如铬镍铁合金（Inconel）、镍基高温合金（Waspaloy）或陶瓷等的切削加工。例如，激光辅助加工机床能像切黄油那样轻松地切削陶瓷材料，并且可以获得高质量的加工表面（表面粗糙度可达 Ra0.5µm或更好）。
    在激光辅助加工中，可以采用常规的CBN刀具或陶瓷刀具，由于工件材料变得易于切削，因此刀具寿命可以大大延长。
    由于用于加热的激光束被紧密聚焦，因此加热的范围仅局限于实际切削区周围。热量将被切屑带走，因此不会因加热而改变材料切削的物理性质。在切削过程中，激光的功