激光切割技術具有加工可控、高效率、高質量的特點，在工業(ye) 加工上有著非常廣闊的應用，如汽車工業(ye) 、紡織機械、鈑金加工等。激光切割可分為(wei) 激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與(yu) 控製斷裂四類。由於(yu) 我國的激光技術起步較晚，切割核心技術依賴於(yu) 進口，這導致了國內(nei) 在高端激光切割上的緩慢發展。

但是，近年來，隨著“中國製造2025”的推動，激光切割技術也麵臨(lin) 著變革和機遇。變革意味著激光企業(ye) 不僅(jin) 要加大切割技術的投入，還要順應工業(ye) 自動化的潮流，讓激光切割更加的個(ge) 性化；同時，激光企業(ye) 也將迎來更大的機遇，激光切割技術在提高工業(ye) 加工效率上有著不可替代的優(you) 勢，工控技術的發展給激光行業(ye) 帶來更多的可能，切割技術未來將會(hui) 拓展到更多的領域，對促進行業(ye) 的發展功不可沒。

據業(ye) 內(nei) 人士表示，未來激光切割將向著這些方向發展，高速、高精度的切割技術、厚板切割和大尺寸工件切割、三維立體(ti) 多軸數控激光切割技術、無人化與(yu) 自動化的激光切割技術成主要的研究方向。

激光切割頭在激光切割中扮演著至關(guan) 重要的角色

激光切割機是體(ti) 現激光切割技術最直接的設備，它是將從(cong) 激光器發射出的激光，經光路係統，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表麵，使工件達到熔點或沸點，同時與(yu) 光束同軸的高壓氣體(ti) 將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與(yu) 工件相對位置的移動，最終使材料形成切縫，從(cong) 而達到切割的目的。

激光切割機作為(wei) 一種新興(xing) 的板材加工設備，經過不斷的技術更新和工藝發展，激光切割工藝及激光切割機設備，正被廣大板材加工企業(ye) 所熟悉和接受，並以其加工效率高、加工精度高、切割斷麵質量好、可進行三維切割加工等諸多優(you) 勢逐步取代等離子切割、水切割、火焰切割、數控衝(chong) 床等傳(chuan) 統板材加工手段。根據激光發生器的不同，目前市麵上激光切割機大致可分為(wei) 三種：CO2激光切割機、固體(ti) （YAG）激光切割機、光纖激光切割機。

噴嘴、聚焦透鏡和聚焦跟蹤係統的好壞關(guan) 係著切割質量

在激光切割機的幾項關(guan) 鍵技術中，激光切割頭的好壞直接影響到切割的質量，常見的激光切割機切割頭由噴嘴、聚焦透鏡和聚焦跟蹤係統組成。

（奧森迪科A200M-QBH切割頭）

1、激光頭噴嘴在激光切割中的作用

激光頭噴嘴是光纖激光切割機床上最常用的易耗件，隨著光纖激光切割技術的發展和廣泛運用，這幾年激光頭噴嘴的需求大增。噴嘴的形式主要有平行式、收斂式和錐形式三種，切割質量與(yu) 噴嘴的形式和噴頭尺寸有著密不可分的關(guan) 係。

第一個(ge) 作用是收集電容信號，通過陶瓷環將其傳(chuan) 送到信號處理器，信號處理器發出信號到機床控製中心，機床控製中心依據該信號做出反饋，調整激光頭垂直方向的位置，從(cong) 而保持切割過程中激光頭對工件的距離跟蹤；

第二個(ge) 作用是用其內(nei) 部形狀，引導氣體(ti) 順利通過被切割工件，並在噴嘴出口附件形成高壓。噴嘴出口孔徑越小，形成的氣壓越高。如果是氧化切割，高壓氧氣在通過噴嘴後，在工作麵上一部分通過同被切割件發生氧化反應提供熱量，加速切割；另一部分就高速通過切割麵，帶走熔渣並在切割麵保持適當的壓力，確保切割順利進行。

第三個(ge) 作用是保護激光頭內(nei) 部鏡片。激光切割過程中，尤其是打孔時，常常有溶渣濺射，激光頭噴嘴吹出的高壓氣體(ti) 能將絕大部分的濺射物擋在外麵，保護鏡片免受傷(shang) 害。

2、聚焦透鏡與(yu) 激光切割關(guan) 係

聚焦透鏡具有普通光學透鏡的一般特性但又有其獨特之處。利用它可以製成超短焦距的透鏡，也可以在端麵上形成實象，容易獲得與(yu) 物體(ti) 同樣大小的正立實象。

利用激光束的能量進行切割,必須把激光器射出的原始光束經過透鏡聚焦,才能形成高能量密度的光斑。透射式透鏡使用非常簡單，激光束穿過該透鏡時，透鏡把激光束沿軸向聚焦到工件上。在常見的工業(ye) 激光係統中，噴嘴都含有氣體(ti) 洗滌的功能，也就是在噴嘴處引入氣體(ti) 噴流,以幫助提高激光束和材料相互作用的性能，同時高速氣流還起著與(yu) 光學係統隔離的作用。氣體(ti) 噴流防止材料加工汙染物進入噴嘴而汙染透鏡表麵。反射式聚焦係統用了另加的光束折向器和後聚焦反射鏡。在此條件中，有兩(liang) 個(ge) 額外光學係統，即硒化鋅窗和光束折向器，窗口的作用是使在噴嘴上麵封離聚焦係統。

透射式聚焦頭有兩(liang) 個(ge) 主要優(you) 點，即光束易於(yu) 調整和允許光束有偏心之類的小偏差，即允許光束偏心或角度偏離地射入透鏡。反射式透鏡頭適用於(yu) 高功率水平的場合，對大功率激光係統的應用很理想，產(chan) 生的熱透鏡效應少，在苛刻的焊接環境下很耐用。理論上，拋物反射鏡應把激光束聚焦到光束的衍射極限。衍射極限是對特定激光束直徑和模式質量所能達到的最小焦斑。拋物麵反射鏡是最難調整的反射鏡係統之一，因此，在高功率激光係統中，通常很難達到衍射極限的聚焦。對焊接來說，並非總是要求使用小光斑，因此，在此種應用中反射鏡很合適。

近幾年，市場對大功率激光器的需求上升，傳(chuan) 統透鏡焦深和焦斑存在製約關(guan) 係，增加焦深必然引起焦斑尺寸的擴大，在很多情況下無法滿足激光加工的要求，長焦深、高分辨的聚焦透鏡成為(wei) 了新的市場需求。

聚焦透鏡的焦距和焦點位置都對激光切割質量有影響，高速切割薄型材料適合選用短焦長透鏡，切割厚工件適合選用長焦長透鏡。

3、聚焦跟蹤係統在激光切割中的角色

激光切割機聚焦跟蹤係統一般是由聚焦切割頭和跟蹤傳(chuan) 感器係統組成。切割頭包括導光聚焦、水冷、吹氣以及機械調整部分組成;傳(chuan) 感器是由傳(chuan) 感元件和放大控製部分組成。傳(chuan) 感元件的不同，跟蹤係統也不同。

目前，主要有兩(liang) 種形式的跟蹤係統，第一種是電容式傳(chuan) 感器跟蹤係統,又被稱為(wei) 非接觸式跟蹤係統；第二種是電感式傳(chuan) 感器跟蹤係統,又被稱為(wei) 接觸式跟蹤係統。

激光頭的工作流程是這樣的，激光器產(chan) 生激光，通過外光路傳(chuan) 輸，在切割頭內(nei) 經聚焦鏡聚焦後，作用於(yu) 被加工材料表麵，將材料氣化或者在切割氣體(ti) （主要是氧化）輔助下形成熔池。切割輔助氣體(ti) 經過切割頭（含噴嘴）導流後產(chan) 生一個(ge) 強有力的氣流吹掉產(chan) 生的熔渣，同時防止材料氣化附著在聚焦鏡的表麵使其損壞，防止產(chan) 生等離子體(ti) 或者等離子體(ti) 和氣體(ti) 的混合體(ti) 。

智能製造時代新要求：自動調焦切割頭受追捧

智能製造技術是工業(ye) 自動化必須去研究的課題，就目前而言，市場上真正做到的並不多。以自動調焦切割頭為(wei) 例，國內(nei) 以奧森迪科為(wei) 主的激光切割頭廠商已經有能力做到。

（奧森迪科A310M切割頭）

焦點控製指的是激光切割機在切割不同材料以及不同厚度的板材時，為(wei) 了達到更好的切割效果，激光束的焦點都會(hui) 設置在不同的地方，即稱為(wei) 我們(men) 所說的調焦。隨著工控技術的突破，能進行自動調焦切割頭在激光切割自動化中不可或缺。

在激光切割應用早起，調焦的主要方式是依靠手動來進行完成，如今隨著激光技術的發展，這種手動調焦的方式已經逐漸淘汰，自動調焦功能已經開始慢慢得以實現。

激光切割頭底部為(wei) 噴嘴，在切割過程中，噴嘴高度不變，所以不能通過升降切割頭來調焦。聚焦鏡的焦距是不可改變的，所以也不能指望通過改變焦距來調焦。如果改變聚焦鏡的位置，則可改變焦點位置：聚焦鏡下降，則焦點下降，聚焦鏡上升，則焦點上升，這是調焦的一種方式。采用一個(ge) 電機驅動聚焦鏡作上下運動，可以實現自動調焦。

另一種自動調焦的方法是在光束進入聚焦鏡之前，置一變曲率反射鏡，通過改變反射鏡的曲率，改變反射光束的發散角度，從(cong) 而改變焦點位置。

有了自動調焦功能，在加工不同材質、不同厚度的工件時，機器可自動將焦點快速調整到最合適的位置，這樣可以顯著提高激光切割機的加工效率，厚板穿孔時間也會(hui) 大幅縮減。所以，對於(yu) 激光切割機而言，自動調焦功能是一項重要並不可缺少的功能。

（奧森迪科A200E-QBH切割頭）

（奧森迪科A320E切割頭）

自動化切割頭這幾年在國內(nei) 的使用率越來越高，但之前由於(yu) 價(jia) 格較高，很多國內(nei) 廠商在采購時對此猶豫不決(jue) 。隨著國內(nei) 廠商在自動化切割技術上的投入，以奧森迪科等為(wei) 主的國內(nei) 廠商在自動化切割頭技術上取得了很多突破。

自動化切割頭與(yu) 數控係統的結合，讓激光切割更加“智能”

自動調焦切割頭的出現讓激光切割技術更進一步，在推動激光切割自動化上，它扮演者不可或缺的角色，而擁有與(yu) 之配套的數控係統則讓激光切割更加“智能”。

自動調焦切割頭的主要優(you) 勢在於(yu) 通過數控係統，動態調節焦點位置、氣壓大小和跟隨高度，從(cong) 而實現切割工藝的自動化調節；這樣既實現了普通手動切割頭無法完成的工藝要求，又可將複雜工藝過程固化到數控係統中。

激光切割數控係統與(yu) 自動調焦切割頭以及激光器等其他智能設備的緊密配合，才能使激光切割加工變得“智能”。

作為(wei) 國內(nei) 專(zhuan) 業(ye) 從(cong) 事激光切割聚焦係統、機床運動控製係統和設備物聯網研發與(yu) 製造的科技型企業(ye) ，奧森迪科憑借在機械設計、自動化控製和工程光學方麵多年的研究與(yu) 技術積累，推出“激光切割+多軸運動控製係統+設備管理雲(yun) 平台”三位一體(ti) 的激光切割應用解決(jue) 方案，使生產(chan) 製造真正實現智能化，效率更高、成本更低、功能更全，是客戶追求核心競爭(zheng) 力和利益最大化的最佳選擇。

據悉，奧森迪科的激光切割應用解決(jue) 方案分為(wei) A-cutter係列光纖切割頭、激光切割數控係統、Au3tech數控雲(yun) 平台三部分組成。

奧森迪科助力激光切割自動化

2018年對於(yu) 激光產(chan) 業(ye) 而言，可謂是快速增長的一年。據相關(guan) 數據統計，隨著我國激光應用領域的不斷擴展以及應用深度的加大，未來行業(ye) 需求前景看好，預計行業(ye) 規模複合增速在10%以上。新的應用場景對激光切割技術的要求更高，這要求激光切割機廠商提升自身技術，順應新的市場潮流，搶占新的商機，運用激光切割自動化的技術已經刻不容緩。

據悉，武漢奧森迪科智能科技股份有限公司是一家專(zhuan) 業(ye) 從(cong) 事工業(ye) 激光聚焦係統及自動化控製係統設計、開發、銷售的高新技術企業(ye) ，成立於(yu) 2011年。公司以工業(ye) 激光聚焦係統為(wei) 業(ye) 務重點，融合機械設計、自動化控製和工程光學三大技術領域。

激光切割麵臨(lin) 的機遇與(yu) 挑戰

總結：任何一項技術的普及都需要一個(ge) 過程，隨著中國對激光加工的需求增長，激光切割技術的自動化更加顯得重要。激光切割頭在激光切割技術中扮演著至關(guan) 重要的角色，而高質量的自動調焦切割頭技術無疑是推動這個(ge) 行業(ye) 的加速劑，未來它將在促使激光切割技術自動化上扮演著中流砥柱的作用。

近幾年，隨著國家的重視以及企業(ye) 對核心技術的投入等，國內(nei) 在尖端激光切割技術上也取得了一些成績，如激光切割頭技術，這些進步離不開企業(ye) 自身的努力。當然，我們(men) 也得清晰地認識到，在激光切割核心技術上，我們(men) 離國際頂尖水平仍有差距，技術研發上還有很長的路要走，但相信在不久的將來，我們(men) 在技術上將更加有底氣。