在航空、航天工業(ye) 中，五軸技術很聞名，如葉輪、葉片、結構件銑削等方麵的應用，五軸聯動經過多年的應用已成為(wei) 一種成熟、前沿的技術。這項技術近年來在特殊項目及產(chan) 品上也得到了廣泛的應用，如五軸激光加工技術。近幾年激光技術得到了快速發展，已成為(wei) 主流的切割技術。因其具有較好的切割質量與(yu) 精度，以及無與(yu) 倫(lun) 比的加工速度，板材行業(ye) 普遍認為(wei) 激光切割在將來極有可能取代衝(chong) 壓成為(wei) 主流的鈑金加工技術。

激光切割的原理

激光切割的原理是：在激光束能量作用下（在氧助切割機製下，還要加上噴氧氣與(yu) 到達燃點的金屬發生放熱反應放出的熱量），材料表麵被迅速（感應範圍內(nei) ）加熱到幾千乃至上萬(wan) 度而熔化或汽化，隨著汽化物逸出和熔融物體(ti) 被輔助高壓氣體(ti) （氧氣或氮氣等）吹走，切縫產(chan) 生。

在切割實際操作中有氧割和氮割之分，在保持同樣切割精度前提下，氧割熱量大、速度快，但是切邊有褐色、薄氧化層；氮氣需要用高壓氮氣，速度慢、成本高，但切邊無氧化、呈銀灰色，可以直接進行焊接，常用來切割要求較高的不鏽鋼一類材料。

五軸激光加工技術在現代模具製造中的優(you) 勢

激光加工已成為(wei) 現代汽車製造不可或缺的技術，代替傳(chuan) 統的手工切割+衝(chong) 裁模製造方式已成為(wei) 國際上大力發展的一項先進技術。眾(zhong) 所周知，在模具的製作過程中，修邊、衝(chong) 孔工序一直是模具製造過程中的難點，特別是一些結構複雜的斜切、斜衝(chong) 、斜翻等大型汽車模具。修邊線的確定如果采用傳(chuan) 統的製作方式十分困難，且需反反複複摸索幾次甚至十多次，給鉗工、加工設備帶來了極大的工作量，不但對鉗工的技能水平提出了較高的要求，而且會(hui) 嚴(yan) 重地影響後工序模具的調試。且現實中有很多修邊、衝(chong) 孔模的切刃材質從(cong) 成本上考慮采用了合金鋼，如Cr12、Cr12MoV等，如果采用傳(chuan) 統的修邊模製作方法，就難免會(hui) 對刃口進行多次堆焊，由於(yu) 諸如上麵的材料在進行多次堆焊的過程中，容易開裂而致使鑲件報廢，不得不重新補料再加工，這樣，不但周期會(hui) 被滯後，而且模具的製作成本也會(hui) 大幅增加。如果采用激光切割技術，對於(yu) 開發如圖1所示的汽車零件，等拉延模樣件（圖2所示）試模成功後，就可以用激光切割來替代修邊、衝(chong) 孔工序，沿圖2上所示的修邊線進行切割，把切割所得的樣件直接用於(yu) 下一道翻邊工序進行試模，把所得的最終樣件與(yu) 檢具進行比較，如果有差異，通過計算機對上次的修邊線進行修整再次切割，直至成功。整個(ge) 過程節省了兩(liang) 道工序，完全改變了傳(chuan) 統的單線串行製作方式，很大程度上縮短了工藝流程和降低了模具製作成本。基於(yu) 五軸激光加工技術在現代模具製作的過程中有著這樣明顯的優(you) 勢，因此，倍受很多模具企業(ye) 的青睞，並得到了廣泛、成功的應用。
 
多軸激光加工的工藝流程及編程策略

激光多軸切割與(yu) 其它多軸數控加工一樣，都會(hui) 涉及到工件定位夾具的問題， 來自英國Camtek公司的PEPS軟件解決(jue) 這一問題的方法非常簡單、實用。PEPS使用了一個(ge) 夾具自動報表，首先通過CAD轉換接口讀入產(chan) 品模型數據，並對碎麵與(yu) 破麵等丟(diu) 失或失真的數據進行修複，然後為(wei) 加工模型設置參考位置進行固定，確定需要加工的範圍、高度以及夾具材質、板厚等參數，係統會(hui) 根據這些參數產(chan) 生適當的產(chan) 品截麵輪廓線，生成實體(ti) 輪廓圖形支撐工件，在確定好夾具相應的間距後，這些實體(ti) 的夾具會(hui) 自動生成二維平麵圖形，按預先提供的夾具板材大小，生成自動排樣好的圖形文件與(yu) NC切割文件，使夾具的製作簡便、快捷。但切割鈑金件與(yu) 加工模具或其它機加產(chan) 品不同，由於(yu) 夾具和被切割的產(chan) 品都是一些相對較薄的鈑金件，其強度比較弱，除了一些輔助措施（如在非幹涉區域加定位銷或壓嵌夾）以提高產(chan) 品的定位精度外，程序的編製也尤為(wei) 關(guan) 鍵。眾(zhong) 所周知，板件衝(chong) 壓成型後，根據產(chan) 品形狀的不同有著不同程度的回彈，切割順序的不同，在內(nei) 部應力的釋放和切割時的輔助高壓氣體(ti) 的衝(chong) 擊下，回彈和變形的程度也有所不同，對後續切割產(chan) 品的定位有著很大的影響，所以切割一般遵循先孔後邊、先小後大、先內(nei) 後外的原則，對於(yu) 一些複雜的產(chan) 品需做特殊處理的例外；刀軸矢量的控製一直是五軸加工技術中的重點和難點，在刀軸矢量的控製方麵，PEPS五軸編程係統具有較智能化和便捷、靈活的控製模塊，在程序的編製過程中，係統會(hui) 根據產(chan) 品曲麵上的三維輪廓自動捕捉各節點的矢量方向，不需編程技術人員設置驅動麵或驅動線而產(chan) 生流暢的加工軌跡。對於(yu) 一些形狀複雜的產(chan) 品，由於(yu) 局部曲率有很大的變化，如R附近，切割時曲率的改變造成進給的減小，使激光的能量在有效的切割長度內(nei) 集聚堆積而燒傷(shang) 產(chan) 品，嚴(yan) 重影響產(chan) 品的質量，這就需要對這些區域的刀軸矢量方向做適當的調整，使之產(chan) 生理想的刀軌。

同許多大的航空公司和汽車公司目前使用的傳(chuan) 統的複雜加工軟件相比，PEPS五軸編程係統的連續五軸加工更加簡便。其加工對象的相對單一和任意點矢量可調功能的成功開發，高效、準確的實體(ti) 仿真，使它從(cong) 煩瑣的加工策略和程序調試中解脫出來，它的靈活、直觀和易用性使得激光多軸程序的設計對技術工程師來說更易掌握，同時也對該項技術在生產(chan) 中的應用和推廣創造了有利條件。

雖然激光切割具有速度快、精度高等優(you) 點 ，激光切割技術是激光加工應用領域的重要部分，是當前世界上先進的切割工藝之一，但也有一定的局限性，不僅(jin) 是其昂貴的設備和相應編程軟件製約著它的發展，其激光器參數和切割參數的合理使用也需要進一步的研究與(yu) 探索。(end)