在航空航天領域，激光加工發揮著極其重要的作用，並有望在未來替代很多現有的傳(chuan) 統技術手段。

激光是20世紀的重大發明之一，自1960年問世後很快在現代科學技術各個(ge) 領域發揮了獨特的作用，隨著對有關(guan) 基本理論研究的不斷深化，各類激光器件不斷發展，從(cong) 而使其應用領域也不斷拓寬，應用規模逐漸擴大。如今激光技術已經在工業(ye) 、農(nong) 業(ye) 、醫學、軍(jun) 工、通訊和科學研究等領域得到了廣泛的應用。

激光具有很多優(you) 異的光學特性，如高方向性、高亮度、高單色性以及高相幹性等，在機械加工領域，激光已經可以完成如激光雕刻、切削、焊接、打孔、激光熱處理（淬火）和激光測量等加工，已經占據了不可替代的地位。

激光加工 優(you) 勢彰顯

相比用傳(chuan) 統加工手段，激光加工的效率明顯提高，如對航空發動機葉片和燃燒室成千上萬(wan) 個(ge) 形狀各異的孔的3D加工，比傳(chuan) 統EDM加工效率至少提高5～8倍；其次，激光加工成本很低，EDM加工需要電極的大量消耗，花費很多使用成本，而激光加工是非接觸加工，無任何刀具、電極等費用；第三點，激光加工質量穩定性高、一致性好，EDM在加工時會(hui) 有電極損耗，需要經常更換電極，由此會(hui) 造成因更換電極造成的質量穩定性低，而激光加工是非接觸式加工，激光穩定性高，從(cong) 而全麵保證加工質量；激光加工材料範圍很廣，激光除了可以加工航空高溫合金、鈦合金等金屬材料外，也可以加工陶瓷、碳纖維，甚至玻璃等新型航空材料，彌補了傳(chuan) 統工藝的不足；最後一點，激光可以用於(yu) 加工微孔或微槽，某些零件的形狀既小又複雜，即便是用最小的刀具也無法進行理想的加工，或者根本沒有這麽(me) 小的刀具，而采用激光加工，光斑直徑可小至20μm，加工該尺寸的切縫或微孔。

尤其是對於(yu) 技術發展迅猛的航空航天領域，激光加工發揮著極其重要的作用，並有望在未來替代很多現有的傳(chuan) 統技術手段。在航空航天金屬加工領域，主要采用激光進行加工的部分有：

（1）航空航天發動機的動葉片、靜葉片表麵冷卻孔的加工；

（2）航空航天發動機的燃燒室、燃燒環、隔熱屏等部件的異形孔的加工；

（3）航空航天電控部件的精密激光切割，對於(yu) 厚度0.1mm的不鏽鋼薄板，可以加工20μm的切縫；

（4）航空航天密封環的表麵激光銑削。

德馬吉（以下簡稱DMG）在德國的Sauer工廠早在20世紀80年代就已經開始對激光成形加工技術進行研發，並取得了卓有成效的研製成果。其研製成功的5～7軸激光加工中心得到了機械加工行業(ye) 的認可，並有幸被陳列在世界最大的綜合性博物館——德意誌博物館的機械館最醒目的位置上，以記載DMG對激光應用技術所做出的傑出貢獻。

DMG的激光加工設備屬於(yu) 激光精細加工類設備，加工工藝包括激光銑削、精細切割、焊接以及打孔等，但又不同於(yu) 鈑金生產(chan) 用的大功率激光切割機，是以小尺寸零件的精密成形加工為(wei) 主。

當今，許多技術領域中日益體(ti) 現的微量加工技術以及組合加工趨勢，為(wei) 激光切削和激光鑽孔加工提供了更廣闊的空間。激光加工技術在DMG的曆史由來已久，目前DMG的激光加工機床已擴展到了4個(ge) 係列12種規格，加工能力也由最初的單純成形加工——激光銑削加工，擴展到了今天的包括激光銑削雕刻、激光打孔、激光焊接和激光切割等多功能激光加工中心。其LASERTEC係列以獨特的三大工藝——3D激光加工、激光精密切削和精密鑽孔，為(wei) 不同材料開辟了新的加工方法。

如在航空航天工具和模具製造領域，通過激光銑削的運用，人們(men) 能夠在技術元件上製造出精細且高質量的空腔和蝕刻，可以加工深度1～2μm的微槽和3D型麵，可以加工表麵質量達Ra=0.3μm的精細型腔。同樣在該領域，激光精密切割工藝能夠實現對薄型板材、管材以及3D工件的高動態激光精密切割，並達到最佳的切削質量(切縫小於(yu) 20μm)。

無論要求如何，精密的加工、智能化的軟件，再加上創新的外圍設備，都能在獲得最高的加工質量和最好的經濟效益的同時，更享受最大的加工靈活性。這4個(ge) 係列分別為(wei) LASERTEC20、LASERTEC40、LASERTEC80及 LASERTEC130PD。

激光強力打孔的突破性工藝

發動機葉片、燃燒室的冷卻孔加工一直以來都是一個(ge) 加工難點，其冷卻孔數量多、孔徑小，並且全都分布在葉片或燃燒室的3D曲麵輪廓上，非常難於(yu) 裝卡和加工。目前使用的噴射發動機的氣體(ti) 溫度可達2000℃左右，這個(ge) 溫度已經超過了發動機渦輪葉片和燃燒室材料的熔點，所以為(wei) 了使發動機能長時間穩定的工作，這些部件必須得到足夠的冷卻，目前廣泛使用的是邊界層冷卻法。

邊界層冷卻法是在葉片燃燒室表麵打上數以千計的小孔來保證這些部件的表麵被一層薄薄的冷卻空氣覆蓋，冷卻氣體(ti) 覆蓋整個(ge) 零件表麵來隔絕外界溫度，從(cong) 而達到保護的作用，提高葉片燃燒室的使用壽命和發動家的技術性能。傳(chuan) 統上這種冷卻孔可以用EDM加工，但是激光加工有著無可比擬的優(you) 勢，所以激光在此行業(ye) 的應用日益廣泛，發展迅猛。目前航空航天領域加工冷卻孔主要是采用脈衝(chong) Nd:YAG激光器。

激光打孔主要有兩(liang) 種打孔方式：脈衝(chong) 打孔和環切孔。脈衝(chong) 打孔采用連續的激光脈衝(chong) 加工孔，孔的直徑可以通過調整能量大小獲得不同的孔徑。環切孔是用激光脈衝(chong) 先在孔的中心位置打一個(ge) 孔，然後激光束沿孔的圓周移動，或是工件旋轉，加工出一個(ge) 孔。環切孔主要用於(yu) 直徑大於(yu) 1mm的孔的加工，孔的加工質量要優(you) 於(yu) 脈衝(chong) 打孔。

脈衝(chong) 打孔是航空航天行業(ye) 中很重要的加工技術，它大大縮短了零部件的打孔時間，效率很高。尤其是對於(yu) 對稱部件（如燃燒室）的加工，可以采用‘飛行打孔’的方式，進一步縮短加工時間，提高效率。飛行打孔時，激光的脈衝(chong) 頻率和工件的旋轉頻率同步，激光脈衝(chong) 同步的以特定的排列方式加工出大量的冷卻孔。這種加工方式適用於(yu) 燃燒室等對稱回轉部件上要求不高的冷卻孔的加工。

冷卻孔的質量很重要，主要采用重鑄層，氧化層，孔的圓度錐度等指標來衡量。重鑄層和氧化層是冷卻孔的最重要的兩(liang) 個(ge) 技術指標，它們(men) 決(jue) 定了該部件的適用壽命和穩定性。重鑄層是指激光鑽孔後，在孔壁上留下的一層薄薄的固態金屬重熔層，這層薄薄的固態金屬重熔層可以產(chan) 生微裂紋，並直接蔓延到材料本體(ti) 。氧化層是在孔壁上留下的一層金屬氧化物，這層氧化物也會(hui) 產(chan) 生微裂紋，影響冷卻孔的質量。

檢驗冷卻孔的質量是否合格，除了檢驗孔的基本尺寸外，主要有兩(liang) 種辦法：一種是檢驗孔的重鑄層和氧化層厚度，是否超過了最大允許值，如勞斯萊斯航空公司和羅爾斯羅伊斯發動機公司；另一種，有的發動機公司檢驗通過冷卻孔的氣體(ti) 流動性和氣流分布來判斷冷卻孔的質量，如美國P&W公司。各個(ge) 航空發動機公司針對自家的產(chan) 品，采用不同的檢驗方法，有的采用多種檢驗方法，而且檢驗方法也在不斷的改進。#p#分頁標題#e#

針對冷卻孔的加工，DMG公司主要提供LASERTEC 50/80/130 PowerDrill係列激光加工中心，用於(yu) 不同規格尺寸的工件的加工，最大加工工件直徑可達1300mm。以LASERTEC80PD為(wei) 例，該機床加工精度高，定位精度高(Pmax.<10μm)，除了可進行基本的X/Y/Z 三軸加工外，還可配置第4軸或第5軸，極大地增強了機床的加工柔性，實現了最高的動態性能。

為(wei) 了有效地提高加工效率，LASERTEC80 的X、Y 軸驅動采用了先進的直線電機驅動技術，使其移動速度高達120m/min，加速度1.2g，最大限度地縮短了加工節拍。所有移動軸都配有直接位移測量係統，高動態性能的扭矩電機，噴嘴間距自動調節裝置以及操作簡便的西門子控製係統。確保最佳的切削質量：激光束沿Z 軸方向行走，因此，形成的激光束具有短且連續的光學路徑。

LASERTEC130PD是一種專(zhuan) 門針對航空航天發動機以及大型汽輪機行業(ye) 開發的高精度產(chan) 品，如圖5所示，適用於(yu) 航空發動機大型燃燒室部件的切割打孔，可加工直徑達1300mm的燃燒室部件，以及渦輪葉片冷卻孔的加工，也可進行激光焊接。借助於(yu) 不同功率的激光器，LASERTEC130PD孔加工最小直徑可達0.010mm，最大零件厚度可至20mm；作為(wei) 切割型，最大可加工零件厚度為(wei) 10mm，最小切縫寬度為(wei) 0.020mm。

為(wei) 了有效地提高加工效率，LASERTEC130PD的X軸驅動采用了先進的直線電機驅動技術，使其快移速度高達100m/min，加速度0.5g，Y、Z軸快移速度高達60m/min，最大限度地縮短了加工節拍。這種直接驅動技術也應用到了第4軸、第5軸的回轉軸驅動上，實現5軸激光切割和焊接和打孔。

該機型加工空間寬敞(1300mm /920mm /820mm)，多種葉片和燃燒室專(zhuan) 用軟件包幫助快速便捷的設定鑽孔和切割程序；帶轉向軸和扭轉電機的新型激光頭；雙倍的防撞保護功能；切割頭和測量探頭快速切換；機床的高動態性能以及高切削速度，使得高效飛行打孔成為(wei) 可能。

全新的LASERTEC130PD 為(wei) 大型汽輪機構件的鑽孔加工開辟了新的方法。能夠像加工工業(ye) 用燃氣輪機葉片一樣快速且經濟的加工燃燒室和輔助燃燒室中的大型旋轉對稱件。旋轉軸和激光頭中的兩(liang) 個(ge) 高動態性能扭轉電機，使得該機床能夠在最短的加工時間內(nei) 達到最高的加工精度。憑借機床的高動態性能以及高切削速度，能夠實現鑽環穿孔。借助於(yu) 全新的燃燒室及其他類似零部件加工編程係統，能夠快速簡便的完成複雜的工件加工程序的製定。新型的防撞保護功能為(wei) 工件在程序啟動時提供最大的保護，並且為(wei) 生產(chan) 快速運轉提供必需的穩定性。

LASERTEC 50/80/130 PowerDrill 係列激光加工機床均配有高精度Nd:YAG 激光器，功率範圍100～500W，用於(yu) 鑽孔、切削和焊接,也可選用2000～3000W CO2激光器激光功率最高為(wei) 50kW (脈衝(chong) 功率)，用於(yu) 厚度大於(yu) 10mm的航空部件加工。另外配有CCD 攝像機用於(yu) 快速定位，3D測量探頭用於(yu) 工件自動定位。

針對航空航天零部件的特點，DMG公司特別開發了針對此類部件加工的專(zhuan) 用軟件包，主要有：LASERSOFT PowerDrill打孔軟件包、LASERSOFT Combustor燃燒室加工編程軟件包、LASERSOFT PowerWeld焊接編程軟件包、LASERSOFT Simulation模擬加工軟件包。這些軟件可以針對不同類型的部件，最快最方便的完成編程，充分發揮機床的技術性能。通過一體(ti) 化的模擬軟件，能夠預先避免可能發生的碰撞危險。

激光與(yu) 銑削技術完美融合

LASERTEC40是以15～100W的激光對零件表麵進行細致入微的2D到3D銑削和雕琢，用於(yu) 加工2D或3D曲麵或型腔。激光束的直徑為(wei) 0.04mm或0.1mm，Q開關(guan) 裝置以脈衝(chong) 方式將激光光束峰值功率輸出控製在10～20kW，這意味著激光在超高功率強度下將材料氣化。根據所需表麵加工質量的不同，激光束對材料每次去除的厚度在1～5μm，逐層加工，同時借助於(yu) 機床附帶的深度控製功能，可精確控製零件的加工深度。

其成功的焦點在於(yu) 其他加工技術無法比擬的激光光束。激光光束能夠對幾乎所有材料，如淬硬鋼、鋁、黃銅、石墨、陶瓷、硬質合金，以及高密度材料，如多晶金剛石、立方氮化硼等各種先進材料進行精細雕刻加工，並輕鬆實現最佳的表麵加工質量——多晶金剛石Ra=0.8μm，硬質合金Ra最高可達1.0μm，而且它沒有刀具磨損，保證了加工過程的高度安全性。

這些優(you) 點不僅(jin) 應用於(yu) Lasertec40，而且還應用在新推出的Lasertec40 S機床上。新推出的激光加工機床特別為(wei) 2D和3D模具部件進行的精密加工和型腔製造而設計，這類加工不僅(jin) 能進行精細激光雕刻，而且還能加工很小乃至於(yu) 垂直的壁的精密模具加工。新一代的Lasertec40通過帶高動態反光鏡的精密掃描儀(yi) ，用於(yu) Z 向定為(wei) 以及深度調節的測量探頭，以及用於(yu) 工件精確定位的高分辨率的CCD 攝像機來實現激光束的控製。由於(yu) 采用了過程自動調整裝置，深處的表麵加工精度很高，也可以對多個(ge) 零件進行無人操作加工。除此之外，新一代機床還可以運用6軸技術以及可調節激光束，在2mm加工深度時，可對某些材料實現加工角度最大至90°的垂直壁加工(加工深度大於(yu) 2mm時需加用CO2清潔裝置)。不僅(jin) 如此，通過優(you) 化方式，加工麵的表麵粗糙度值可以達到Ra=0.6μm。針對表麵質量的二極管激光器, 表麵粗糙度值Ra=0.6μm，提高了尺寸精度、輪廓銳度和長時間的穩定性(二極管的使用壽命可達10000h)，機床維護成本極低。

LASERTEC40激光銑削加工機床特別適用於(yu) 形狀極其複雜的精密模具的生產(chan) ，具有無刀具費用、無電極加工，無刀具損耗的優(you) 點。以最短的通過時間，實現最高的工藝穩定性以及可重複性，因而它具有比傳(chuan) 統加工優(you) 越的高效、快速和成本低的特點。

DMG的係列激光加工中心LASERTEC40、LASERTEC80和LASERTEC130PD，每個(ge) 係列都有其獨到之處，並適合於(yu) 不同的加工領域，尤其是在航空航天領域，發揮日益重要的作用。