激光切割控制系统集成是实现激光加工的关键技术
激光切割可提升加工效率，是激光加工行业中最重要的一项应用技术之一。激光切割是利用激光束高功率密度的性质，将激光汇聚到很小的光点上，将材料快速加热，使其达到沸点后汽化形成空洞，再通过移动激光光束在材料表面造成切缝，完成对加工物体的切割。激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，相比于传统的刀具切割方法，激光切割不接触物体、无切头磨损、切割速度快、具有适应性和灵活性，可提升加工效率，降低加工成本，提高工件质量。在现代工业生产中，激光切割被广泛应用于金属、塑料、玻璃、陶瓷、半导体以及纺织品、木材和纸质等材料加工，在各大重工业轻工业领域的应用也不断普及。激光切割规模占工业激光加工总规模的 40%以上，是激光加工行业中最重要的一项应用技术之一。
参考观研天下发布《2019年中国激光切割设备行业分析报告-市场深度调研与发展战略规划》
一个完整的激光切割流程包括三个步骤。第一步，使用控制系统提供商提供的激光专用设计软件或第三方工业设计软件如 AutoCAD、Solidworks、UG 等绘制零件、装配体的加工图纸；第二步，将加工图纸通过软件进行后期图形处理及排版，并生成加工的机床代码；第三步，激光切割机床根据代码指令执行切割任务，整个切割过程中涉及图形编辑、工艺设置及具体加工工艺选择、运动控制、切割头和激光器等外设控制、加工控制、切割头与切割部件之间焦距控制及随动等各环节，最终完成零件、装配体的加工。
激光切割控制系统集成关键工艺，从而实现各环节与各部件、软件与硬件的良好兼容。关键激光切割过程所需的关键技术包括计算机辅助设计技术（CAD）、计算机辅助制造技术（CAM）、数字控制技术（NC）、传感器技术、电路板等硬件设计技术。通过集成关键技术，涵盖包括排版、切割、数控、调高传感等各个流程，形成一套激光切割整体解决方案，各环节与各部件、软件与硬件均可实现良好兼容。
每项技术实现的基础功能如下：
1） CAD 技术：通过计算机建模或从图纸读取数字模型，进行图形识别、编辑和优化处理，生成零件并将零件通过计算机辅助在板材或型材上进行排版，并输出待加工模型。（通过 CAD 了解用户“我要切什么”）。
2） CAM 技术：在加工模型的基础上，根据激光切割相关的工艺要求，通过计算机辅助生成所需的刀路轨迹以及光路、气路、焦点等控制参数和自动化加工模型，并生成可被数控系统(NC)执行的指令。（通过 CAM 了解用户“我要怎么切”）。
3） NC 技术：NC 技术可以实现根据生成的机床代码指令执行具体加工工序的功能，具体涉及加工过程中的运动控制、加工控制、切割头和激光器等外部设备控制等。（通过 NC 最终把用户想要的产品切出来）。
4） 传感器技术：通过传感器技术实现切割过程中温度、湿度、压力、光电、视觉、气压、激光加工头与被切割板材之间的间距等因素的控制，从而优化激光加工效率，提高智能化水平。
5） 硬件设计技术：通过嵌入式软件及硬件电路设计技术，针对激光行业特殊需求，定制开发相应硬件产品，合理的硬件设计和专业的检测手段可以起到提高切割稳定性及抗干扰能力的作用。
2018 年中低功率激光切割设备销量达 28500 台，高功率激光切割设备达 6000 台。中国制造业的快速发展，传统工业制造技术的更新升级，带动了激光切割成套设备的销售，激光切割设备正逐步取代传统机床加工，被应用在更广泛的领域。2018 年，各个行业对激光切割设备的需求也在不断的提高，中低功率激光切割设备销售数量增长迅猛，较 2017 年增长了近 27%，达到 28500 台，预计 2019 年销量有望达到 36000 台；高功率激光切割设备销售数量仍将处于强劲增长态势，预计 2019 年销量将增长至 8000 台。
激光切割可提升加工效率，是激光加工行业中最重要的一项应用技术之一。激光切割是利用激光束高功率密度的性质，将激光汇聚到很小的光点上，将材料快速加热，使其达到沸点后汽化形成空洞，再通过移动激光光束在材料表面造成切缝，完成对加工物体的切割。激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，相比于传统的刀具切割方法，激光切割不接触物体、无切头磨损、切割速度快、具有适应性和灵活性，可提升加工效率，降低加工成本，提高工件质量。在现代工业生产中，激光切割被广泛应用于金属、塑料、玻璃、陶瓷、半导体以及纺织品、木材和纸质等材料加工，在各大重工业轻工业领域的应用也不断普及。激光切割规模占工业激光加工总规模的 40%以上，是激光加工行业中最重要的一项应用技术之一。
参考观研天下发布《2019年中国激光切割设备行业分析报告-市场深度调研与发展战略规划》
激光切割相较传统切割优势明显
| 方式 |
切割方式 |
切割方式 |
适用材料 |
加工精度 |
效率&成本 |
| 传统 |
水切割 |
高压物理切割 |
任何材料，厚度<100mm |
公差约±0.15mm |
机床价格在70-90万元，切割速度慢 |
| 火焰切割 |
高温化学反应 |
只能加工碳钢板，正常切割厚度≤300mm |
公差约±0.5-1.0mm |
机床价格在20-30万元， 50mm以上速度优势明显 |
|
| 等离子切割 |
高温化学反应 |
只能加工碳钢板，正常切割厚度≤300mm |
公差约±0.5-1.0mm |
机床价格在20-30万元， 50mm以上速度优势明显 |
|
| 新型 |
激光切割 |
融化、蒸发 |
可以切割碳钢、不锈钢、铝及铜等有色合金，可切割厚度≤50mm(很难切割反光材料、复合材料、敏感材料等。比如石头，合金等) |
公差约±0.10mm |
机床价格在160-400万 元,30mm以下速度&精度优势明显 |
资料来源：OFweek
一个完整的激光切割流程包括三个步骤。第一步，使用控制系统提供商提供的激光专用设计软件或第三方工业设计软件如 AutoCAD、Solidworks、UG 等绘制零件、装配体的加工图纸；第二步，将加工图纸通过软件进行后期图形处理及排版，并生成加工的机床代码；第三步，激光切割机床根据代码指令执行切割任务，整个切割过程中涉及图形编辑、工艺设置及具体加工工艺选择、运动控制、切割头和激光器等外设控制、加工控制、切割头与切割部件之间焦距控制及随动等各环节，最终完成零件、装配体的加工。
激光切割流程图及各阶段所用到的关键技术
资料来源：公司官网
激光切割控制系统集成关键工艺，从而实现各环节与各部件、软件与硬件的良好兼容。关键激光切割过程所需的关键技术包括计算机辅助设计技术（CAD）、计算机辅助制造技术（CAM）、数字控制技术（NC）、传感器技术、电路板等硬件设计技术。通过集成关键技术，涵盖包括排版、切割、数控、调高传感等各个流程，形成一套激光切割整体解决方案，各环节与各部件、软件与硬件均可实现良好兼容。
每项技术实现的基础功能如下：
1） CAD 技术：通过计算机建模或从图纸读取数字模型，进行图形识别、编辑和优化处理，生成零件并将零件通过计算机辅助在板材或型材上进行排版，并输出待加工模型。（通过 CAD 了解用户“我要切什么”）。
2） CAM 技术：在加工模型的基础上，根据激光切割相关的工艺要求，通过计算机辅助生成所需的刀路轨迹以及光路、气路、焦点等控制参数和自动化加工模型，并生成可被数控系统(NC)执行的指令。（通过 CAM 了解用户“我要怎么切”）。
3） NC 技术：NC 技术可以实现根据生成的机床代码指令执行具体加工工序的功能，具体涉及加工过程中的运动控制、加工控制、切割头和激光器等外部设备控制等。（通过 NC 最终把用户想要的产品切出来）。
4） 传感器技术：通过传感器技术实现切割过程中温度、湿度、压力、光电、视觉、气压、激光加工头与被切割板材之间的间距等因素的控制，从而优化激光加工效率，提高智能化水平。
5） 硬件设计技术：通过嵌入式软件及硬件电路设计技术，针对激光行业特殊需求，定制开发相应硬件产品，合理的硬件设计和专业的检测手段可以起到提高切割稳定性及抗干扰能力的作用。
2018 年中低功率激光切割设备销量达 28500 台，高功率激光切割设备达 6000 台。中国制造业的快速发展，传统工业制造技术的更新升级，带动了激光切割成套设备的销售，激光切割设备正逐步取代传统机床加工，被应用在更广泛的领域。2018 年，各个行业对激光切割设备的需求也在不断的提高，中低功率激光切割设备销售数量增长迅猛，较 2017 年增长了近 27%，达到 28500 台，预计 2019 年销量有望达到 36000 台；高功率激光切割设备销售数量仍将处于强劲增长态势，预计 2019 年销量将增长至 8000 台。
2013-2018年中低功率及高功率激光切割设备销量情况
数据来源：Industry Perspective
需求下沉叠加高功率提高加工效率，激光切割设备需求仍将持续增长。一方面，国内光纤激光器价格下行，缩短激光设备的投资回报期，激光加工逐步确认经济性，激光切割设备需求在逐步下沉。越来越多的企业愿意自己购买设备，进行切割加工。另一方面，高功率激光切割将是未来增长的主要驱动力，功率达到 6kW 激光切割性能有较大提升。根据 Industry Perspective 预测，预计到 2021年我国激光切割设备市场将达 359 亿元。
2013-2021年国内激光切割设备市场规模及预测
数据来源：Industry Perspective
资料来源：Industry Perspective，观研天下整理，转载请注明出处（TC）
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