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如何选择三维五轴激光切割的机床结构?

时间:2025-09-22 23:22:37  来源:  作者:

其实撇开支撑结构,两种结构的三维五轴激光切割机床的切割方式几乎是一样的,都是通过 X、Y、Z 轴及旋转轴(A、B)实现五轴运动。

汽车行业90%的热成形件,例如前后门防撞梁、前后保险杠、A 柱、B 柱、地板中通道、车窗及门板加强筋、车顶加强梁等宽度大多在 2 米以下,悬臂式基本能全覆盖。汽车行业的三维五轴激光切割机床的激光器功率多在6Kw以下,以薄板为主,所以两种结构的应用场景高度重合。

很多文章提到龙门式适合切割更厚的零件,理论上切割更厚的零件需要更大功率激光器,更大的切割头,龙门式悬梁承重的极限肯定比悬臂大。但是,目前三维五轴激光的主要功率范围是 3000 - 6000W。切割头和垂直的 Z 轴,已经能通过航空铸铝等高强合金以及优化的冷却方式减重,普遍降到45公斤以下,且还在不断减重,而进口的悬臂结构激光机床的同等功率的切割头往往做得更轻巧,已经可以胜任绝大部分需求。

即使因功率增加到 1 万瓦以上,切割头增重也在悬臂式的承重范围之内,并不会影响加工厚板。目前业内有少量切割 20mm 厚的复杂零件的需求,两种结构都能胜任。工作台的承重与龙门或者悬臂无关。

通过前面的分析可知,悬臂式结构规避了双驱动的叠加误差,获得了柔性和三个方向的优势,代价是对床身和悬臂的性能要求极高,对其材料、结构和热处理等因素提出了更高要求。

三维五轴激光切割机床目前主要是国产机床和德国通快和意大利普玛宝之间的竞争,国内企业力挺龙门结构。事实上,作为全球市占率最高的两家企业德国通快、意大利普玛宝基本采用悬臂式结构。

就效率而言,目前整体还是悬臂式结构的进口机更高,国内厂家宣传往往以接近进口机为卖点。

理论上,龙门式应该更快、更精准,但是双驱动的同步性和粉尘干扰问题,又决定了维持这种高速运行可能难以长期持续。这条技术路线可以用不同的驱动方式和控制方式来解决这个难题,在竞争中保持优势。

进口品牌的三维五轴激光切割机床以悬臂式为主,基本采用高强度铸铁、优化的压铸床身、或者大理石床身来确保稳定性,床身在20吨左右,进口近二十年还能保持精度加工的机床并不少见,可见优秀的床身可以长期保持悬臂结构机床的精度。

而外企在本土组装的机型则为了应对竞争,采用了便宜和轻得多的焊接式床身,这可能在某种程度上削弱了其悬臂式机床的优势。

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