当您在寻找钣金激光切割机时，市场上总是有多种选择。事实上，选择合适的激光切割机并不是一件容易的事。您需要考虑机器本身的初始成本，包括激光器、切割头、刀具系统等。
本文将从多个实际角度帮助您解决激光切割机的问题，从而帮助您节省成本并选择最佳的激光切割机解决方案。
激光切割机的起源
激光切割的历史可以追溯到 1917 年，当时阿尔伯特·爱因斯坦提出了“受激辐射”理论，这是现代激光背后的基本原理。爱因斯坦的理论认为，当电子吸收足够的能量以在原子内提高能级时，它们可以发射光子。
第一台工作激光器
1959 年，科学家戈登·古尔德（Gordon Gould）扩展了爱因斯坦的理论。他建议可以使用受激辐射来放大光，从而产生了首字母缩略词 LASER，它代表通过受激发射辐射的光放大。
1960 年，西奥多·迈曼 （Theodore Maiman） 在加利福尼亚的实验室中创造了第一台工作激光器，使用合成红宝石产生深红色光束。尽管最初遭到怀疑，并被描述为“寻找问题的解决方案”，但 Maiman 的发明引起了许多科学家的兴趣，包括新泽西州贝尔实验室的科学家。
激光切割技术的发展
直到 1964 年，使用激光的热切割技术才被开发出来。贝尔实验室的科学家库马尔·帕特尔（Kumar Patel）发明了一种使用二氧化碳混合物的气体激光切割工艺，事实证明，与红宝石激光切割相比，这是一种更快、更具成本效益的改进。同年晚些时候，Patel 的同事 J.E. Geusic 发明了晶体激光工艺。
激光技术的潜力很快吸引了公众的想象力，最引人注目的是 1964 年的电影《金手指》，其中反派试图用激光束将詹姆斯邦德切成两半。这一标志性的场景使激光切割技术成为人们关注的焦点，凸显了其戏剧性和实用性。
什么是钣金激光切割机
钣金激光切割机使用高功率激光束切割、蚀刻、燃烧、汽化或熔化材料。 该机器是一种 CNC（计算机数控）机器，它使用计算机程序来控制激光束的运动。 激光的输出通过光学器件进行聚焦和重定向，直到达到一个精细的点。 当光线足够集中时，它会变得非常热，使其能够穿透材料。
激光切割机可用于各种行业，包括工程、工业制造和精密切割。它们几乎可以加工任何材料，包括金属、塑料、木材、亚克力、碳钢、不锈钢、铝、黄铜、软木和皮革。激光切割机还可以非常精确地再现在计算机上进行的设计，即使它们涉及大量的曲线和角度。
什么是激光切割
激光切割是一种通过燃烧、熔化或汽化来切割或雕刻硬质材料的技术。该工艺在各个行业具有多种工业应用，可用于在生产线上的金属和其他材料上钻孔或切割形状。激光切割也被用作在表面上雕刻装饰图案的艺术技术。激光切割技术的主要优点是其精度，高功率光束通过激光切割喷嘴集中，以实现精确定位。现代激光切割通常使用 CAD 技术，允许艺术家和工程师使用工业激光创建复杂的设计。
激光切割是如何工作的
激光器通过使用能量泵（可以是电流或其他激光器）为固体、液体或气体介质中的原子提供能量来发挥作用。当这些原子吸收能量时，它们会发光。然后，该光被放置在介质两端的镜子集中，形成一个光学腔。在激光切割中，激光束聚焦在钣金或其他硬质材料上。技术人员使用反射镜、透镜和二氧化碳等压缩气体通过切割喷嘴调整激光束的焦点。集中的光束熔化或烧掉材料，切割头或材料本身可以移动到下一个切割区域。CAD 技术可自动实现激光头在切割表面上的移动，确保精确高效地切割钣金或其他材料。
钣金激光切割机的应用
- 汽车行业：
- 航空航天工业：
- 电子行业：
- 建筑业：
- 医疗行业
三钣金激光切割工艺
1. 激光束熔切
激光束熔融切割工艺使用惰性气体，主要是氮气。低反应工艺气体不断汽化材料的切削间隙。当熔融材料被移除时，惰性气体可以防止切削刃的氧化，而不会干扰工艺。
这种激光切割方法适用于切割扁平、薄的铝合金和不锈钢板，这些板材需要很高的美观性和更少的精加工操作。
2. 激光束升华切割
顾名思义，激光束升华切割会蒸发材料。它们不像其他激光切割工艺那样熔化材料，而是立即从固体变为气体——升华。
与熔融切割一样，激光束升华切割使用惰性气体将材料的蒸汽吹出切口。因此，切削刃上没有氧化剂。它通常用于切割木材、皮革、纺织品等有机材料。
3. 激光束火焰切割
激光束火焰切割使用可燃气体-氧气将熔融材料推出。激光加热工件，在熔化材料后产生自燃。氧气通过氧化（一种放热反应）为切割过程提供更多能量。
火焰切割是切割低碳钢和易熔材料（如陶瓷）的理想选择。这种切割过程可能会导致切割表面灼伤，因为气体是一种氧化剂。适当优化工艺参数将有助于防止毛刺的形成。
钣金激光切割的优缺点
优点
- 高精度和准确度
- 自动化流程
- 损害预防
- 与大多数材料兼容
缺点
- 需要技术操作员
- 金属厚度的限制
- 有害烟雾和气体的释放
- 高初始投资
激光切割机的种类和适用材料
1. CO2 激光器
CO2 激光器是最常见的激光切割机类型之一，以其效率和多功能性而闻名。它们非常适合切割、雕刻和镗削各种材料，包括：
- 木
- 纸
- 塑料
- 玻璃
- 纺织品
- 皮革
CO2 激光器使用主要由二氧化碳组成的气体混合物进行操作，该混合物经过电刺激以产生激光束。这些激光器对非金属材料特别有效，并且可以以相对较低的成本实现高精度。
2. 光纤激光器
光纤激光器是另一种广泛使用的激光切割机类型，尤其是在工业环境中。它们利用固态激光源，其中激光束由种子激光器产生并在玻璃纤维中放大。这种类型的激光器效率很高，适用于：
- 金属（包括不锈钢、铝和黄铜）
- 塑料
- 陶瓷
光纤激光器以其高切割速度和出色的光束质量而闻名，使其成为详细而复杂的切割任务的理想选择。与 CO2 激光器相比，它们也更节能，使用寿命更长。
3. 钕激光器
Nd（掺钕钇铝石榴石）激光器是产生高强度光束的固态激光器，适用于需要深度穿透和高功率的应用。它们通常用于：
- 金属雕刻
- 深层金属切削
- 标记各种硬质材料
钕激光器是需要高精度和高功率的任务的首�。绾娇蘸教旌推敌幸�。这些激光器也可用于焊接和钻孔。
4. 二极管激光器
二极管激光器结构紧凑且经济高效，通常用于更小、工业含量更低的应用。它们适用于：
- 雕刻
- 标记
- 切割薄材料
二极管激光器的功率不如 CO2 和光纤激光器，但可用于小型项目的详细工作，并且经常被业余爱好者和小型企业使用。
钣金激光切割机的核心零件
1. 光纤激光源
它是光纤激光切割机最核心的部件，也是光纤激光切割机实现切割操作的“动力源”。与其他类型的激光器相比，光纤激光器具有效率更高、使用寿命更长、维护更少、成本更低等优点。激光器是激光设备中的核心“电源”。与汽车发动机一样，它也是光纤激光切割机中相对昂贵的部件。
目前市场上的进口光纤激光器品牌包括德国 IPG、Rofin 和英国 SPI。随着科技的发展，Raycus、Max 等中国激光品牌不断涌现，并以其高性价比逐渐得到市场的认可。如果您想了解不同品牌激光器之间的区别，请继续阅读。
2. 切割头
切割头是光纤激光切割机的激光输出装置，由喷嘴、对焦透镜和对焦跟踪系统组成。激光切割机的切割头按照设定的切割轨道行驶，但激光切割头的高度需要根据不同的材料、厚度和切割方法进行调整和控制。
3. 数控系统
控制系统是光纤激光切割机的主要操作系统。它主要控制机床实现 X、Y、Z 轴的运动，同时控制激光的输出功率。其质量决定了光纤激光切割机工作性能的稳定性。通过软件的精确控制，可以有效提高切割精度和切割效果。
这里列出了世界上最受欢迎的光纤激光切割机的数控系统制造商，仅供参考：
| CNC 系统 | 概述 | 特征 |
| 西门子 SINUMERIK | 以其多功能性和精确性而闻名。广泛用于高性能激光切割应用。 | – 先进的自动化 – 直观的用户界面 – 高速处理 – 广泛的诊断工具 |
| 发那科 | 以可靠性和广泛功能而闻名的领先制造商。 | – 强大的性能 – 用户友好的操作 – 高速和精密的控制 – 广泛的编程能力 |
| 倍福 | 提供基于 PC 控制技术的开放式自动化系统。 | – 实时控制 – 高精度 – �？榛杓� – 与各种自动化解决方案无缝集成 |
| 博世力士乐 | 兼具高精度和易用性，适用于复杂的激光切割任务。 | – 可扩展的控制 – 高速加工 – 先进的安全功能 – 出色的多轴操作支持 |
| 三菱数控 | 以高精度和可靠性著称。常用于各种激光切割应用。 | – 加工速度快 – 直观操作 – 先进的加工能力 – 坚固的硬件 |
| NUM 数控 | 专为高性能激光切割而设计，为各种应用提供精度和适应性。 | – 高速计算 – 可定制的接口 – 多轴控制 – 高效的错误处理 |
| 法格 | 提供以用户友好性和强大的激光切割性能而闻名的 CNC 系统。 | – 实时处理 – 高精度 – 广泛的定制选项 – 全面的诊断 |
| 兰特克 | 提供与 CNC 系统集成的软件解决方案，以提高激光切割效率和精度。 | – 先进的嵌套算法 – 实时数据处理 – 直观的界面 – 支持各种文件格式 |
| CYPCUT 公司 | 专为激光切割机设计，提供功能强大且用户友好的控制系统。 | – 易于设置 – 全面的切削库 – 高速加工 – 集成 CAD/CAM 功能 |
| NCStudio （英语） | 提供非常适合激光切割的 CNC 系统，以经济实惠和易用性而闻名。 | – 用户友好的界面 – 与各种机器的良好兼容性 – 基本和高级切割功能 – 性能可靠 |
4.电机
激光切割机的电机是运动系统的核心部分。电机的性能直接影响到产品的加工效果和生产效率。目前常用的电机有步进电机和伺服电机。根据要加工的行业类型和产品类型，配置合适的电机。
● 步进电机：
启动速度快，响应灵敏，适用于要求低的雕刻和切割加工。步进电机的品牌各不相同。
● 伺服电机：
速度快，运动平稳，负载高，性能稳定;加工产品切削刃光滑，切削速度快;价格高，适用于加工要求高的行业和产品。
5. 机床
光纤激光切割机对机床的稳定性要求很高。高精度、高稳定性的机床有助于提高激光切割的精度。目前市场上主流机床有龙门式、悬臂式、梁式等。不同的机床具有不同的功能。例如，光束机床主要用于大型制造公司的材料切割，也可以用于特定领域的模型切割，例如主要应用于汽车行业的 3D 光纤激光切割。
6. 激光透镜
许多光学设备都有激光透镜。不同的镜头有不同的功能，包括全镜、半镜、聚焦镜等。镜头的好坏直接影响到激光器的输出功率和整机的性能。
了解激光源：类型和原理
正如我们之前提到的，激光是激光中最重要的部分，不同的激光品牌和类型会显着影响机器价格。如果你对激光有足够的了解，那么你就掌握了激光切割机的本质。
激光技术概述
光纤激光器只是当今可用的一种激光技术，与 CO2、UV 和其他激光系统并驾齐驱。每种类型的激光器的工作原理都影响：
- 材料相容性
- 应用可能性
- 运营费用
- 维护要求
尽管具体原理不同，但所有激光系统都通过类似的一般过程产生光束。
激光系统核心部件
每个激光系统都具有“增益介质”（也称为“激光介质”或“有源介质”），可放大光。增益介质可以是固体、气体或液体，其材料会影响光束的特性。根据所使用的增益介质类型，激光系统可分为三种类型：
- 固态激光器
- 气体激光器
- 液体激光器
光束产生和形成的过程
为了产生激光束，系统使用“泵浦源”（外部电源）通过称为“泵浦”的过程为增益介质供电。可以使用各种泵浦源，包括手电筒、电流和射频。泵浦会激发增益介质，使其释放光子。
在基本层面上，激光系统收集这些释放的光子，并使用镜子来放大能量并形成光束。一旦光束达到足够的强度，系统就会将其引导到基材上以执行预期的应用。
工作原理和兼容材料
光纤激光器是使用光纤电缆作为增益介质的固态系统。这些电缆衬里或“掺杂”了稀土离子，非常适合接收、储存和发射大量能量。简而言之，光纤激光系统通过以下方式对材料进行标记、雕刻和切割：
- 使用激光二极管、弧光灯或类似光源将能量注入光纤，使稀土离子发射光子。
- 允许释放的光子在光纤内反弹以增加能量。
- 将光子汇集到镜面光学腔中，光子聚焦成光束。
- 向基板发射光束以完成预期的应用。
这些工作原理使光纤激光器能够以可靠的速度和精度标记、雕刻和切割各种材料。其他流行的激光系统，如 CO2 和 UV 激光型号，可以完成类似的应用，但并不总是在相同的材料上。
光纤、CO2 和紫外激光系统都会产生不同波长的光束，这显着影响了它们与哪些材料兼容。请参阅下表，了解这些系统与哪些材料兼容的一般概述。
| 材料类别 | 材料 | 光纤激光器 | CO2 激光器 | 紫外激光 |
| 木材、纸张和木板 | 木 | ? | ? | ? |
| 热敏标签 | ? | ? | ? | |
| 纸 | ? | ? | ? | |
| 板 | ? | ? | ? | |
| 金属化板 | ? | ? | ? | |
| 玻璃 | 玻璃 | ? | ? | ? |
| 玻璃纤维增强 | ? | ? | ? | |
| 陶瓷 | 陶瓷 | ? | ? | ? |
| 塑料 | 聚丙烯 （PP） | ? | ? | ? |
| 低密度聚乙烯（LDPE） | ? | ? | ? | |
| 高密度聚乙烯（HDPE） | ? | ? | ? | |
| ABS 公司 | ? | ? | ? | |
| 聚缩醛（POM：聚甲醛） | ? | ? | ? | |
| 聚酰胺 （PA） | ? | ? | ? | |
| 聚碳酸酯 （PC） | ? | ? | ? | |
| 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET） | ? | ? | ? | |
| 五金 | 钢 | ? | ? | ? |
| 镀锌钢板 | ? | ? | ? | |
| 铝 | ? | ? | ? | |
| 钛 | ? | ? | ? | |
| 铜 | ? | ? | ? | |
| 黄铜 | ? | ? | ? |
如上图所示，光纤激光系统与多种材料（尤其是金属和塑料）具有出色的兼容性。
光纤激光系统为切割、打标或雕刻各种材料提供了多功能性，但并非所有系统都能够执行所有这些任务。特别是切割，是最苛刻的应用，成功取决于特定因素，主要是：
系统功率：光纤激光器系统功率通常以瓦特 （W） 为单位，对于有效切割各种材料至关重要。以下是不同材料的功率要求明细：
- 10W 系统通常不足以完成切割任务。
- 40W 系统可以管理切割薄塑料片。
- 对于厚塑料，200-500W 的系统是可靠的。
- 为了切割薄金属板，需要一个 500W 的系统。
材料厚度：被切割材料的厚度也起着重要作用。较厚的基材需要更多的切割功率。例如：
- 薄塑料片可以用 100W 系统切割。
- 然而，对于金属，尤其是较厚的金属，如管道制造和建筑中使用的金属，至少需要 1,000W 的系统才能可靠切割。
鉴于切割材料的巨大功率要求，市场上的许多光纤激光器系统主要设计用于打标和雕刻应用。与切割任务相比，这些应用通常需要更低的功率水平。
通过考虑系统功率和材料厚度等因素，公司可以选择符合其运营需求的光纤激光系统，无论是用于切割、打标还是雕刻任务。
光纤激光器购买指南：主要规格和注意事项
在当前的光纤激光器选项环境中，必须掌握几个关键考虑因素，以便就哪种系统最适合您的需求做出明智的决定。这些因素包括：
- 材料兼容性：了解您打算使用的材料至关重要。无论是钢、铝、硬质 PVC 塑料、柔性 PET 薄膜还是任何其他材料，不同的光纤激光系统可能对每种基材具有不同的功能和效率。
- 应用要求：定义您需要使用光纤激光器系统完成的特定应用。您主要专注于切割钢材、在铝上雕刻二维码、用字母数字信息标记塑料，还是这些任务的组合？不同的应用可能需要激光系统的特定功能或功率水平。
- 生产量：考虑您每天需要处理的产品或材料的数量。光纤激光器系统的吞吐能力可能会有很大差异，因此必须使系统的功能与您的生产要求保持一致。
- 预算限制：评估与光纤激光器系统相关的初始投资和持续运营成本的预算。这不仅包括购买价格，还包括维护、耗材和随时间推移的能源消耗等因素。
虽然建议咨询专家（如 Krrass 机械销售团队成员）以获得量身定制的指导，但您也可以通过检查关键规格来大致了解系统的功能。这些可能包括激光功率、最大切割或标记深度、支持的材料、加工速度以及自动对焦或旋转附件等附加功能。根据您的特定要求评估这些规范可以帮助您有效地缩小选择范围。
选择光纤激光源制造商的技巧
在评估顶级光纤激光源制造商时，我们优先考虑几个关键标准，以确保质量、可靠性和性能。以下是一些需要考虑的基本因素：
- 声誉和经验：寻找在光纤激光器行业具有良好声誉和丰富经验的制造商。成熟的公司通常拥有以多年专业知识为后盾的可靠和高质量产品的记录。
- 产品质量和认证：确保激光源符合严格的质量标准和认证，例如 ISO 和 CE。高质量的激光器不仅性能更好，而且使用寿命更长，从而减少了停机时间和维护成本。
- 技术创新：选择优先考虑研发的制造商，以提供尖端和创新的激光解决方案。技术的进步可以提高激光应用的效率、精度和多功能性。
- 客户支持和服务：可靠的客户支持对于解决激光源安装、操作或维护过程中可能出现的任何问题至关重要。选择提供全面售后服务、技术支持和培训计划的制造商，以有效地协助客户。
这里列出了有关世界顶级激光源制造商的重要详细信息。
| 排名 | 品牌 | 公司 | 成立年份 | 位置 | 员工 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | IPG 公司 | IPG 光子学 | 1990 | 美国 | 5,000+ |
| 2 | 相干 | 相干公司 | 1966 | 美国 | 5,000+ |
| 3 | 雷库斯 | 武汉瑞库光纤激光技术有限公司 （Wuhan Raycus Fiber Laser Technologies Co.， Ltd.） | 2007 | 中国 | 2,000+ |
| 4 | JPT 技术 | 深圳市 JPT 光电有限公司 （Shenzhen JPT Opto-electronics Co.， Ltd.） | 2004 | 中国 | 1,000+ |
| 5 | MaxPhotonics 的 | Shenzhen Maxphotonics Co.， Ltd.（深圳市麦克光子学有限公司） | 2004 | 中国 | 500+ |
以下是每家公司的主要产品介绍和各自的优缺点，以便您可以为您的业务做出更好的决定。
IPG 光子学：
- 主要产品：IPG Photonics 专注于材料加工、电信、医疗和科学应用中使用的高功率光纤激光器和放大器。
- 优点： 以高质量、可靠和节能的光纤激光器解决方案而闻名。IPG 的激光器具有出色的光束质量、高切割速度和长期稳定性。
- 缺点： 与市场上的其他选择相比，一些客户可能会发现 IPG 的产品相对昂贵。
相干公司：
- 主要产品：相干公司提供广泛的基于激光的解决方案，包括光纤激光器、二极管激光器、固态激光器和超快激光器，适用于各种工业、科学和医疗应用。
- 优点：多样化的产品组合，满足各行各业的不同激光应用需求。强调创新、可靠性和强大的客户支持。
- 缺点：虽然相干公司提供高质量的产品，但对于某些企业来说，它们的定价可能偏高。
Raycus：
- 主要产品：Raycus 专门制造光纤激光源，用于各种材料的切割、焊接、打标和雕刻应用。
- 优点：在不影响质量和性能的情况下提供经济高效的光纤激光器解决方案。提供广泛的电源选项，以满足不同的应用需求。
- 缺点：一些用户可能会在客户支持或服务方面遇到挑战，尤其是对于中国以外的国际客户。
JPT 光电有限公司：
- 主要产品：JPT 专注于生产高质量的光纤激光源，主要用于打标和雕刻应用，包括基于振镜和光纤耦合的激光器。
- 优点：以紧凑高效的光纤激光源而著称，提供高光束质量和精确的标记能力。提供可定制的解决方案，以满足特定的客户要求。
- 缺点：与大型制造商相比，产品供应有限，主要集中在标记和雕刻应用上。
MaxPhotonics：
- 主要产品：MaxPhotonics 生产用于工业切割、焊接、打标和增材制造应用的光纤激光源。
- 优点：强调光纤激光器解决方案的可负担性和可靠性。以具有竞争力的价格提供坚固且易于集成的激光源。
- 缺点：虽然提供具有成本效益的解决方案，但与高端制造商相比，一些用户可能会发现 MaxPhotonics 的产品缺乏高级功能或定制选项。
选择最佳激光切割机制造商的提示
选择合适的钣金激光切割机制造商对于确保您的业务运营的质量、可靠性和效率至关重要。以下是一些关键提示，可帮助您做出明智的决定：
1. 声誉和经验
2. 产品质量和认证
3. 技术创新
4. 客户支持和服务
5. 定制和灵活性
6. 成本和价值
下表介绍了世界上大多数光纤激光切割机制造商的信息，包括他们的主要产品和大致价格范围。
| 排名 | 品牌 | 国家 | 成立 | 主要产品 | 大致价格范围 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 通快 | 德国 | 1923 | 光纤激光器、CO2 激光器、激光切割机 | $100,000 – $1,000,000+ |
| 2 | 汉斯拉泽 | 中国 | 1996 | 光纤激光器、激光打标机、激光焊接 | $50,000 – $500,000 |
| 3 | HGTECH 公司 | 中国 | 1999 | 激光切割机、激光打标、激光焊接 | $50,000 – $600,000 |
| 4 | Bystronic 公司 | 瑞士 | 1964 | 激光切割系统、折弯机 | $200,000 – $1,200,000+ |
| 5 | 克拉斯 | 中国 | 1995 | 管材激光器、光纤激光切割机 | $15,000 – $100,000 |
| 6 | PrimaPower 的 | 意大利 | 1977 | 激光切割机、冲床 | $150,000 – $900,000 |
| 7 | 天田 | 日本 | 1946 | 激光切割机、折弯机 | $150,000 – $1,000,000+ |
| 8 | 马扎克 | 日本 | 1919 | 激光切割机、多任务机 | $200,000 – $1,000,000+ |
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- 效率和速度
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