船舶数控激光切割机关键技术研究

顾松杰

摘要：随着科技的日新月异，激光切割技术已经在现代制造业中占据了举足轻重的地位。在船舶制造领域，激光切割技术以其独特的优势和不可替代的作用，满足了船舶结构的复杂性和个性化需求。基于此，本文重点探讨了船舶数控激光切割机的关键技术，以期提高船舶制造的效率和质量。

关键词：船舶制造；数控；激光切割机；关键技术

引言：随着科技的不断发展，激光切割技术已成为现代制造业中不可或缺的一部分。特别是在船舶制造领域，由于其复杂的结构和高度的个性化需求，激光切割技术在该领域的应用尤为广泛。因此，深入研究船舶数控激光切割机的关键技术，对于提高船舶制造效率和质量具有重要意义。

一、激光切割技术的发展现状

激光切割技术自20世纪60年代诞生以来，已逐渐成为制造业中不可或缺的一部分。在船舶制造领域，激光切割技术以其独特的优势特别受到青睐。传统的切割方法难以满足船舶制造的复杂结构和个性化需求，而激光切割技术以其高精度、高速度和高效率等特点，为船舶制造提供了有效的解决方案。随着技术的不断进步，越来越多的船舶制造企业开始采用数控激光切割机，以提高生产效率和产品质量，适应日益增长的生产需求[1]。

二、船舶数控激光切割机的关键技术

（一）激光器

激光器是数控激光切割机的核心组成部分，它的性能对切割质量和效率产生直接的影响。在船舶制造领域，常见的激光器类型包括二氧化碳激光器、光纤激光器和半导体激光器，每一种激光器都有其独特的特点和应用范围。

其中，光纤激光器在船舶制造领域中因为其独特优势而得到广泛应用，光纤激光器具有较高的光束质量，能够提供更集中、稳定的激光束，在切割过程中实现更高的精度和更快的速度。此外，光纤激光器的使用寿命较长，维护成本较低，使得它在船舶制造领域中具有较高的性价比。

二氧化碳激光器也是一种在船舶制造中常用的激光器，具有较高的功率输出，能够切割较厚的材料，而且能够实现较高的切割精度。然而，二氧化碳激光器的光束质量相对较低，且使用寿命较短，需要定期更换二氧化碳气体，因此其维护成本相对较高。半导体激光器则具有较高的光束质量和较长的使用寿命，但它的功率输出较低，主要用于较小尺寸和较低厚度的材料切割。在选择激光器时，需要根据具体的切割需求和应用场景进行综合考虑，以选择最适合的激光器类型。

（二）光学系统

光学系统是数控激光切割机中不可或缺的一部分，它的主要作用是将激光束聚焦到工件表面，以实现高精度的切割。在船舶制造领域，由于工件的结构复杂且尺寸较大，因此需要使用复杂的光学系统来满足高精度的切割需求。光学系统的性能对于切割质量和效率具有至关重要的影响。为了实现高精度的切割，光学系统需要具备优良的光束质量、稳定的性能和高效的聚焦能力。此外，环境温度、湿度和污染等因素也可能对光学系统的性能产生影响，因此需要采取相应的保护措施来保证其性能稳定。

在船舶制造过程中，由于工件尺寸较大，需要使用大型的光学系统来实现聚焦和切割。这些大型光学系统通常由多个透镜和反射镜组成，通过精确的调整和校准，将激光束聚焦到工件表面。同时，为适应不同厚度和不同材质的工件切割，光学系统还需具备自动对焦和自动跟踪等功能。为了保护光学系统的性能稳定，需要采取一系列的保护措施。例如，保持切割环境的温度和湿度稳定，避免灰尘和污染物对光学系统的损害。此外，定期对光学系统进行检查和维护也是保证其性能稳定的关键。通过采取相应的保护措施，延长光学系统的使用寿命，提高切割质量和效率[2]。

（三）数控系统

数控系统是数控激光切割机的核心控制中心，它的性能对于切割精度和效率具有至关重要的影响。在船舶制造领域，由于工件的结构复杂且尺寸较大，因此需要使用高精度的数控系统来实现高精度的切割。数控系统的精度直接决定了切割的精度和质量。高精度的数控系统能够精确控制激光束的运动轨迹和功率输出，从而在工件上实现精确的切割。为满足船舶制造领域的高精度要求，许多国内外知名品牌都已经推出了适用于该领域的数控激光切割机，这些设备在精度、稳定性和可靠性等方面都达到较高的水平。

除了精度之外，数控系统的稳定性也是非常重要的。在船舶制造过程中，由于生产任务繁重且连续性较强，数控系统需要长时间稳定运行，一旦出现故障就会对生产造成严重影响。因此，选择具有较高稳定性和可靠性的数控系统是非常重要的。在船舶制造领域，对于大型工件的切割需要使用大型的数控系统来实现精确控制。这些大型数控系统通常由多个伺服电机和控制系统组成，通过精确的调整和校准，实现高精度的切割。同时，为适应不同厚度和不同材质的工件切割，数控系统还需具备多种控制模式和参数调整功能。

（四）冷却系统

冷却系统是数控激光切割机中不可或缺的一部分，主要作用是降低激光器和其他关键部件的温度，以保障设备的正常运行。在船舶制造领域，由于生产过程中需要连续工作，因此需要使用高效的冷却系统来实现设备的长时间稳定运行。冷却系统的性能对于设备的正常运行和寿命具有重要影响。如果冷却系统性能不佳，会导致设备过热，从而出现故障或者缩短设备的使用寿命。因此，选择高效的冷却系统是非常重要的。

由于船舶制造领域的生产任务繁重且连续性较强，数控激光切割机需要长时间运行，这使得冷却系统的负荷较大。为了保障设备的正常运行，需要使用高效的冷却系统来降低设备温度。同时，为适应不同的工作环境和温度变化，冷却系统还需要具备自动调节和保护功能。为保护冷却系统的性能稳定，需要采取一系列的保护措施。例如，保持切割环境的清洁和干燥，避免灰尘和污染物对冷却系统的损害。此外，定期对冷却系统进行检查和维护也是保证其性能稳定的关键。通过采取相应的保护措施，延长冷却系统的使用寿命，提高设备的稳定性和可靠性。

三、结束语

综上所述，数控激光切割技术在船舶制造领域中扮演着越来越重要的角色。随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，需要进一步研究和开发更先进的激光切割技术，以适应船舶制造领域的特殊需求。同时，也要重视激光切割机的维护和保养工作，确保设备的正常运行和延长使用寿命。只有这样，才能更好地发挥数控激光切割技术的优势，推动船舶制造领域的发展和创新。

参考文献

[1]戈秀龙,李武朝,方懂平,闻敏杰,葛贤福.船舶舾装数控激光切割机关键技术研究[J].机械,2016,43(09):53-56.

[2]张星.船舶管舾装精度控制方法研究[D].江苏科技大学,2013.