文／百超(深圳)激光科技有限公司

在一些重型金屬加工行業(yè)，例如船舶工業(yè)、礦山機械、工程機械等，經(jīng)常遇到這樣的難題：如何才能實現(xiàn)金屬件與金屬件之間的牢固焊接呢？通常，金屬件在經(jīng)過一系列的切割加工后會呈現(xiàn)一個切面，為了讓焊接零件接口部位更加熔合，需要在兩塊金屬邊緣二次加工各種不同幾何形狀的坡口斜面，再進行端面焊接。百超迪能推出D-Soar Plus PG系列（功率從8000W到60000W）平面坡口光纖激光切割機（圖1），將此類焊接難題迎刃而解，減少繁瑣工序，大大節(jié)約時間與成本。

圖1 D-Soar Plus PG系列平面坡口光纖激光切割機

目前，百超迪能的坡口切割技術(shù)在金屬板材加工及型材加工方面實現(xiàn)全覆蓋，且該項技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋了船舶制造、工業(yè)制冷、工程機械、礦山機械、石油管道等。

傳統(tǒng)坡口切割面臨瓶頸，激光坡口切割成為首選

在激光切割技術(shù)誕生之前，坡口切割工藝普遍采用火焰、等離子切割等金屬板材加工方式。但是，傳統(tǒng)的火焰切割方式會產(chǎn)生較深的切痕，且在坡口軌跡復(fù)雜情況下，非常考驗工人的熟練程度和工作狀態(tài)，對于焊接的一致性并不能很好滿足；等離子切割由于割縫很寬，導(dǎo)致尺寸精度低，并且切割過程中會產(chǎn)生弧光輻射、煙塵及噪聲等危害。

上述兩類切割方式均屬于大熱源輸入加工方式，板材如果在熱加工方式下產(chǎn)生熱形變，加工完成后還需要進行反形變工序處理。相比傳統(tǒng)開坡口方式，激光切割是目前在市場運用中熱變形最小、切口質(zhì)量最佳、尺寸精度最高并且穩(wěn)定性最好的一種新型加工方式。

如圖2所示，百超迪能D-Soar Plus PG系列平面坡口光纖激光切割機在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀的坡口可大大提高中厚板焊接牢固度、焊接熔合度和工件美觀度。對于合金鋼來說，坡口還能起到調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例的作用。

圖2 多形坡口一次成形

攻堅克難，平面坡口激光切割機應(yīng)運而生

起初，坡口切割技術(shù)重點應(yīng)用于管材切割領(lǐng)域，早在2019年，百超迪能就開始探索激光切管機的坡口切割應(yīng)用，并于2021年9月推出了新品D-Win T220-P激光切管機，一經(jīng)上市便獲得了良好的反響，為如今的板材坡口切割積累了經(jīng)驗。與此同時，很大一部分客戶在使用反饋中建議研發(fā)一款能夠切割中厚板的平面坡口激光切割機。2021年下半年，百超迪能順勢而上，開始平面坡口切割機的研發(fā)、生產(chǎn)及制造。

想要研制出一款能切割中厚板的平面坡口激光切割機，切割頭尤為關(guān)鍵，必須要解決以下幾個難點：一是切割頭要能夠承受高功率甚至特高功率，從而達到輕松快速切割中厚板的目的，適應(yīng)激光行業(yè)市場發(fā)展需要；二是將傳統(tǒng)的X、Y、Z三軸垂直切割變成目前A、B、X、Y、Z五軸聯(lián)動切割，更好地控制切割參數(shù)，保證切割質(zhì)量。為此，百超迪能研發(fā)團隊攻堅克難、不懈努力，D-Soar Plus PG平面坡口光纖激光切割機由此誕生。

技術(shù)配置邁上新高度，智能化浪潮加速

百超迪能D-Soar Plus PG平面坡口激光切割機在技術(shù)和配置上進一步升級，朝著智能制造方向又邁上一大步。

在切割頭設(shè)計上，D-Soar Plus PG平面坡口光纖激光切割機采用X軸、Y軸、Z軸+雙偏擺軸（A軸、B軸）機械結(jié)構(gòu)體，五軸運動全部由伺服電機配合減速機驅(qū)動，可單軸運動也可五軸聯(lián)動。在CNC系統(tǒng)控制下，有效解決了切割頭在運動狀態(tài)下的圓心變動（偏移）情況的問題，同時解決了生產(chǎn)中面臨的纏繞問題，進而保證了切割精度。

此外，平面坡口激光切割頭還繼承了瑞士百超跨國聯(lián)合研發(fā)的By-Power切割頭（圖3）的智能、高效、精準(zhǔn)、便捷等特點。例如，切割頭內(nèi)置溫度、壓力、濕度傳感器可實時監(jiān)測切割頭工作；用戶通過手機微信小程序就能實現(xiàn)快速監(jiān)控切割頭實時運行狀態(tài)以及溫度、濕度、壓差等作業(yè)指標(biāo)；采用優(yōu)良的冷卻系統(tǒng)、熱管理和密封設(shè)計，搭載5路水冷、2路氣冷和A級密封，確保每個鏡組保持最佳溫度，讓切割頭溫度始終控制在常溫狀態(tài)，助力切割更穩(wěn)定；采用高承載性，高透光率的非球面凸面光學(xué)鏡片，讓光斑更聚中更細，正交性、集束性更好，進一步提高切割精度等。圖4所示為切割樣品效果照片。

圖3 切割頭

圖4 切割樣品照片

在機床結(jié)構(gòu)上（圖5），D-Soar Plus PG平面坡口光纖激光切割機參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，采用全新中空分體式的床身、滿焊底座和特殊設(shè)計防護裝置，有效降低熱變形；輕量一體化T形切割橋，柔性加減速，減少對機械的磨損；液壓式交換工作臺（圖6），液壓缸總承重可達40噸，抗偏載可達2噸，具有承重強、抗偏載等優(yōu)點。

圖5 重型中空機床設(shè)計

在控制系統(tǒng)上，D-Soar Plus PG平面坡口光纖激光切割機總線式控制系統(tǒng)不僅具備一般的同類控制系統(tǒng)所具備的功能，該系統(tǒng)可以根據(jù)不同板材、不同坡口及不同高度的變化調(diào)用不同的參數(shù)。當(dāng)任務(wù)指令下達后便能立馬執(zhí)行，并迅速反饋執(zhí)行數(shù)據(jù)，形成一條快速閉環(huán)響應(yīng)機制。此外，D-Soar Plus PG還配置了一套簡單方便的坡口編程軟件（套料軟件），該軟件不僅能夠?qū)蝹€零件進行坡口參數(shù)設(shè)置，同時又能使多個零件之間相互在一張板材上進行優(yōu)化切割，能夠和控制系統(tǒng)互相配合。

極具實用價值

D-Giant系列超大幅面地軌式激光切割機在鋼材貿(mào)易、設(shè)備配套、工程機械、礦山機械、船舶制造、風(fēng)機制造、電力鐵塔、鋼模板、容器罐體制造、鋼結(jié)構(gòu)工程等大型制造行業(yè)領(lǐng)域（圖7）的應(yīng)用有著非常獨特的優(yōu)勢，為金屬加工行業(yè)的發(fā)展助一臂之力。其具備3大明顯優(yōu)勢：

圖7 應(yīng)用重點行業(yè)

一是在焊件的待焊部位可直接加工成一定幾何形狀的坡口，讓后一焊接工序得到焊接厚度上全部焊透的焊縫，從而保證焊接件的焊接強度，并減少不必要的工序，達到事半功倍的效果；

二是激光加工相比于傳統(tǒng)火焰、等離子坡口加工效率更高，節(jié)省材料。例如在造船業(yè)中，利用激光坡口切割技術(shù)加工低合金鋼的T形構(gòu)件，在保證船舶穩(wěn)定性的同時還可以極大節(jié)省合金鋼材料；

三是激光加工具有熱變形小，破口切割質(zhì)量穩(wěn)定及精度高等優(yōu)點，切割縫的寬度只有等離子的1/8，表面粗糙度可達Ra6.3μm，切割精度達±0.5mm，因而切割的工件具有很好的拼接性。

結(jié)束語

“十四五”時期，我國鐵路建設(shè)、公路建設(shè)、水利水電建設(shè)等多項重大工程將迅速推進，工程機械市場需求量也將逐年穩(wěn)增，不斷推動智能制造生產(chǎn)轉(zhuǎn)型進程。展望未來，隨著控制技術(shù)及加工工藝的不斷創(chuàng)新，百超迪能坡口激光切割機必將為市場“坡”出精彩，成就非凡。

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