不仅用于切割应用的光纤激光器在市场上占据主导地位，而且它们的质量也在不断提高。增加的激光功率、速度和能力正在促成新的应用。
Amada 的 ENSIS 光纤激光器技术利用专有的谐振器自动改变光束模式，以适应正在加工的任何材料和厚度。该技术可连续加工薄材料和厚板，无需更换切割透镜或手动设置。 （由 Amada America Inc. 提供）实施综合激光切割系统不是胆小者的任务。据位于加利福尼亚州布埃纳帕克的 Amada America Inc. 激光部门产品经理 Dustin Diehl 说，除了财务支出外，要求还包括规划一个完整的系统，而不仅仅是激光器。我们还负责安装和采购激光装置和设备，包括装载机、卸载机、冷却器和控制装置。最后，该系统需要整合到整体报告和反馈循环中。其结果是系统能够在极短的时间内产生可观的投资回报率。
虽然代表激光切割形成阶段的 CO2 激光器已被较新的光纤激光器黯然失色，但它们仍然具有放在市场上。位于北卡罗来纳州夏洛特的 Murata Machinery USA Inc. 的北美制造销售经理 Jeff Tyl 解释说，“现代 CO2 激光器通常用于切割超过 1” 的毛坯，并且可以提供干净的切割。此外，它们不受桌子大小的限制。它们仍然是造船和国防等关键行业的重要因素，但光纤激光器显然是传统钣金应用中最受欢迎的选择。”
虽然今天销售的大多数光纤激光器都在 1 到 6千瓦范围，更高功率的配置正在进入特定应用，并将继续扩大市场占有率。位于伊利诺伊州埃尔金的 Bystronic Inc. 激光和自动化产品经理 Brendon DiVincenzo 评论说：“钢铁服务中心欢迎更高功率装置的出现，这些装置目前的运行能力在 10 至 12 kW 范围内。随着速度的提高，我们将看到更大的需求。”
今天的光纤激光器通常是完整加工系统的一部分，Amada 的 Diehl 指出。 “激光器不能被视为一个独立的单元。它必须成为系统的一部分，”他说。 “我们与客户一起‘做好功课’，以便交付一个包含所有模块（装载、卸载和设备本身）的组合。功率是等式的一部分，但根据应用，必须考虑整个系统。”
光纤 l激光器还需要具备多功能性，能够处理不同类型的材料。例如，Amada 的 ENSIS 系列使用专有的光纤激光技术来加工薄材料和厚材料，无需更换切割镜头或手动设置。 3 kW 光纤引擎采用了 Amada 的 ENSIS 技术，该技术可根据正在加工的材料厚度优化激光模式和光束参数乘积 (BPP)。据 Amada America 称，ENSIS 系列能够高速切割薄材料，这是纤维技术的一项关键功能，并且可以高效加工厚板。
Trumpf 有重新设计了 TruLaser 1000 系列，其中包括 TruLaser 1030 光纤（如图）和 TruLaser 1040 光纤。这些机器现在可以通过整个 Trumpf 自动化产品组合实现自动化。（由 Trumpf 提供）切割技术的改进是光纤激光器日益普及的重要因素。位于康涅狄格州法明顿的 Trumpf Inc. 激光器销售主管 Mark Bronski 说：“早期的光纤装置存在边缘参差不齐的问题。” 5/8 到 3/4″ [15.9-19.05-mm] 板。”
位于伊利诺伊州埃尔克格罗夫村的 MC Machinery Systems Inc. 的软件系统经理 Hank White 指出，客户在选择时会有所选择谈到激光功率。 “虽然我们看到 8 kW 系统市场在增长，但客户在确定其个别应用的功率要求时格外谨慎。如果功率较低的设备可以胜任这项工作，他们将继续使用该类别，因为较大的设备购买和运行成本更高，而且在许多情况下，速度不能更快。”
特种切割
高她的动力激光切割正在更专业的领域取得一些重大进展。其中包括 3D 应用、孔加工以及线圈和管材加工。位于明尼苏达州尚普林的 Prima Power Laserdyne LLC 的销售和营销副总裁 Mark Barry 评论说：“在二维切割中，行业对 6 kW 的需求正在增加，但是当涉及高精度应用时，例如在涡轮发动机上钻冷却孔，更高功率的 QCW（准连续波）激光器可提供所需的精度水平。”
美国密歇根州诺维市 BLM 集团北美激光产品经理 Robert Adelman 指出在管材切割应用中，功率要求已从 3 kW 上升到 5 kW。 “尽管我们不使用平板世界中典型的输出功率，但光纤激光器的穿孔速度和切割速度都更快，因为总是要考虑管子的另一侧，”他说。 “这在传统的 2D 机器上都是正确的和 3D 单位高达 45°。根据机器的不同，直径范围从 1/2 到 24″ [12.7-610 mm] OD，更大的机器也可以钻孔和攻丝。”
位于俄亥俄州拿破仑的 LaserCoil Technologies LLC，采购激光器集成到线圈冲裁操作中。总经理兼首席技术官 Jay Finn 表示：“当我们对光学器件感到满意时，我们的权力就会上升。我们目前使用 8 kW 激光器来处理 0.5 至 35 毫米的材料，同时产生所需的边缘。我们的大多数系统都具有多个头，包括完整的材料处理系统。”
结合激光的自动化
BLM光纤激光管加工设备展示灵活操作。 （由 BLM Group USA 提供）对于光纤激光器，自动化是生活中不可或缺的事实。小店是可以的从一个简单的加载系统开始。然而，不久之后，人们就意识到需要更多组件才能发挥其全部潜力。很明显，需要大量的规划和承诺。
其中一个主要考虑因素涉及空间。激光器需要一个没有污染物且足够大的专用区域，以提供任何额外的自动机设备。 Amada 的 Diehl 指出，“估算每平方英尺的美元数”是明智的。在进入之前，熟悉各种模块化系统，以便了解安装将如何进行。我们很少出售独立的激光器。我们提供的系统既适用于扩展又适用于灵活性。考虑到生产速度，主要挑战是管理从机器上下来的零件流。”
来自 Bystronic 的 DiVincenzo 表示同意。 “对于大型原始设备制造商和小型商店来说，自动化都是一个重要因素，尽管它们在过程需要，”他说。 “例如，钢铁服务中心主要关注数量，即‘穿过激光床的吨数’，而加工车间则关注速度和高效的材料流。”组件的多样性使用户能够开发适合他们的个性化自动化策略。
Murata Machinery 的 Tyl 指出，“从广义上讲，我们销售三种系统。托盘装载机，一个带有四个或八个抽屉的塔，以及一个零件分拣系统。塔供应库存，零件分拣系统将切割零件推进到下一个工位。展望未来，我们看到具有多种功能的混合激光器越来越受欢迎。”小商店可能会受到成本的限制。 “使用各种材料的商店可以通过对单个托盘装载机进行编程来参与游戏，”Tyl 说。 “随着他们业务的增长，由于快速的投资回报率，自动化变得不可抗拒。”
随着切割自动化推动产量增加，进一步的自动化是必要的。 “下游加工是下一个前沿领域，包括边缘清洁和成型，”来自 MC Machinery Systems 的怀特说。成功的关键是开发软件，通过统一的程序将来自不同制造商的模块整合在一起。”
许多不同形状和配置的管道需要更专业的方法。 “传统上，机器无法在管激光器中捆绑加载自定义形状，”美国 BLM 集团的 Adelman 解释说。 “今天，管式激光器可以自动捆绑加载像‘花生’这样的特殊形状。使用专用相机，机器可以检测管的方向，以确保正确夹紧和正确的零件方向。”
“灵活性是线圈加工的关键，”Laser-Coil 的 Finn 解释道。 “我们销售的每个系统都在连续且独立地运行x 模式，可以与任何类型的堆叠接口。此外，我们设计的模块具有与旧式机械冲裁设备相同的占地面积，以简化更新过程。”
Prima Power Laserdyne 的 Barry 总结道：“如果您要使用激光切割，你将拥有自动化。激光器不是一个独立的项目，它是一个组件。”
控制、自动化和操作员
一个 LaserCoil 机器人堆叠装置。 （由 LaserCoil Technologies 提供）支持自动化激光切割系统的是必须集成的各种复杂控制。 “理想的控制范例涉及与 ERP 系统的无缝集成，从而消除管理流程中的浪费。成功的关键是全面持续监控，以及维护警报。目标是计划外停机时间为零，”Trumpf 的 Bronski 表示。
现代自动化系统大大提高了操作员的地位。这在集成系统中控制的演变中尤为明显。来自 Amada America 的 Diehl 评论说：“二十年前，激光系统控制与飞机驾驶舱一样复杂。现在，它更像是 iPad，提供触摸屏界面和更好的图形。该系统具有更好的编辑功能和大大改进的反馈。操作员可以远程监控服务问题、服务历史以及过去或当前警报的警报状态。”
Bystronic 的 DiVincenzo 指出，客户对标准化控制的需求不断增加。 “客户要求兼容的控件，不仅可以与激光切割系统连接，还可以与其他机器和 ERP 系统连接，处理工作订单并将数据和零件汇集到下一个 o操作。 White 表示同意并指出：“在处理器方面，不同的制造商都有自己的‘秘密武器’。尽管如此，标准化正在到来，但随之而来的是安全性至关重要。”
控制和软件有对线圈加工产生了巨大的影响。软件系统可以根据特定线圈宽度的最佳切割模式计算嵌套，并确定将提供最佳产量的线圈宽度。 Finn 解释说，“最终的嵌套取决于线圈进给过程。前沿必须与终止边缘匹配。为了便于采用，我们开发了软件来自动进行嵌套和切割路径优化。这使得将激光器引入您的操作时不会那么令人生畏。”
控制和软件系统还在操纵激光器方面取得了广泛的进步。 “传统零件和复杂零件的转换时间都有了巨大的改进。我们现在可以改变 po我们以逐个脉冲为基础，响应时间几乎超过毫秒，”Prima Power Laserdyne 的 Barry 说。 “这使我们能够在多用途操作中获得巨大的灵活性。例如，我们不仅可以生产任何角度的任何形状的孔，而且可以从钻孔过渡到焊接。通过调整功率和脉动，我们还能够处理包括碳基复合材料 (CMC) 在内的新材料。”
控制在处理管状材料方面同样具有更高的灵活性。 “最新的集成系统将工作从机器上转移到生产计划阶段，”美国 BLM 集团的阿德尔曼说。“现在，套料软件不仅可以将零件套料到作业中，还可以选择哪些选项是必要的（例如管上的焊缝方向）以创建整个生产运行，而新手操作员可以专注于管理材料装载和零件包装。控制功能可以创建产品行动计划并计算准确的工作时间和成本。为确保我们的客户能够从众多控制功能中受益，我们在我们的工厂和客户现场提供培训。”
光纤激光器的质量改进
ByStar 光纤配置配备 ByTrans 交叉装卸和 BySort 自动零件分拣系统。该设置突出了光纤激光切割机从独立机器到完整生产单元的转变。 （由 Bystronic 提供）由于功率和控制功能的结合，今天的光纤激光器在质量方面已经取得了进步。在某种程度上，这是由于用户在为特定材料类型定义正确参数方面的经验和控制能力。 “流量技术y，二极管和光学器件使用的改进，以及在定义气体混合物方面更加谨慎，这些都做出了贡献，”MC Machinery Systems 的 White 说。 “即使对激光头进行了改进，成本方程式仍然存在，一些用户认为采用后续精加工工艺比花费精力调节激光器更经济。”
二Trumpf 的 Bronski 表示，质量控制中最重要的因素之一是预防性维护和材料管理。 “激光系统的复杂性需要高度的预防性维护，培训是绝对必要的。另一个关键因素与过程中涉及的材料有关。用户必须检查他们得到的东西以确保高质量，否则他们将失去性能。”
Amada America 的 Diehl 列举了气体混合的重要性。 “使用适当的气体混合物可以改善e 边缘质量达到消除二次操作的程度。我们看到使用过滤、增压泵和储罐的内部制氮越来越受欢迎。通过 3D 成像和视觉系统进行零件检测也是一种趋势。”
速度与质量的平衡仍然是首要考虑因素。随着系统的进步，保持高速质量的努力包括使用高精度线性驱动器而不是齿条和小齿轮，以及并入伺服电机。实时检查是管道和线圈操作的关键。扫描现在可以检测管材中的扭曲并进行调整以进行补偿。同样，可以“即时”检查卷料，以确保适当的质量控制。 Bystronic 的 DiVincenzo 总结了质量经济学：“这不再是劳动力成本的问题，而是劳动力速度的问题。”
随着激光切割和自动化技术的进步s、制造商和其他最终用户将面临各种选择，这些选择不仅会影响切割操作，而且对于 OEM 而言，还会影响整个制造过程。激光的速度和更广泛的自动化的出现很可能对制造起到装配线对汽车生产的作用。
最终用户体验：Hatco Corp.
Steve Christoferson总部Hatco Corp. 位于密尔沃基，在威斯康星州斯特金湾设有制造工厂，是一家商业餐饮服务设备制造商。它生产食品加热器、食品销售商、烤面包机和其他产品。生产批次范围从放置在便利店或快餐店的数百个单元到用于特定设施的单个特殊功能的加热器。公司的口号是“经济的或der 的数量。”
为了实现这一目标，该公司不断扩大和更新其制造设施，采用最新的设备和技术。
据史蒂夫·克里斯托弗森 (Steve Christoferson) 说，Hatco制造副总裁，“许多制造商和商店倾向于'以零件为中心'，并将单个零件视为目的本身。在 Hatco，我们的流程是产品驱动的，因为我们的员工可以在一个屋檐下看到整个流程，所以人们始终意识到要保持严格的库存控制和高效的制造流程。”
Hatco 在激光器方面的经验时间回溯得足够远，以至于 Christoferson 回忆说：“早期激光的速度很慢，看着很痛苦。现在，由于速度和质量，纤维就是未来。”
Hatc 的简化控制单元o 提供用户友好的操作。 （由 Hatco 提供）目前，Hatco 使用了四台三菱激光器，其中三台是 CO2 激光器，最新的一台是 4 千瓦的光纤激光器。加工的金属包括 100 多种不同的尺寸和规格，从板材到 24 和 28 英寸规格，包括不锈钢和低碳钢以及铝。公差可小至 0.0001” (2.54 µm)。 “因为我们制造的许多零件都是三维的，所以我们实际上必须取出零件并‘展开’以获得正确的切割模式。我们使用动态嵌套来优化原材料的产量，”Christoferson 评论道。
激光器位于工厂的专用区域。三菱“River”FMS 进出物料。 “迁移到我们想要的自动化系统花了整整一年的时间，”Christoferson 说。 “我们选择了 4 kW 光纤系统，因为它对我们的目的来说是最经济的。工作是屁股根据材料的类型和厚度以及可实现的切割质量，对四台激光器中的每台激光器进行点火。”激光区域的设计考虑到了未来的扩展，它位于去毛刺（必要时）和弯曲的下游工艺附近。
在质量方面，Christoferson 指出“每个操作员都是检查员”。 Hatco 员工接受过多个制造学科的培训，以便了解过程的复杂性，并能够在发现任何问题时进行干预。几年前，公司被员工收购，每个人都有“私有利益”。
Hatco 总裁 Dave Rolston 曾任工程主管，经常出现在制造车间。 “我们对我们的设备质量和我们在激光领域实现的自动化程度感到非常自豪，”Rolston c评论。 “但是，归根结底，正是我们员工的技能和自豪感让我们保持‘一流’。”
