一种工业切割机器人，它将激光器发射出的激光经光路系统聚焦成高功率密度的激光束，利用激光束照射工件表面使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走，形成切缝。

核心组成与功能

激光发生器

类型：CO₂（适用于非金属如木材、亚克力）、光纤（金属切割高效，如不锈钢、铝）、YAG（脉冲切割，用于薄金属）。

功率选择：500W至数万瓦，根据材料厚度和切割速度需求调整。

机器人本体

结构：六轴关节式机械臂（如库卡KR AGILUS），提供±0.05mm的高重复定位精度。

负载能力：通常50-300kg，适应不同切割头重量。

智能控制系统

软件集成：搭载CAD/CAM模块（如AutoCAD嵌套编程），支持离线路径仿真（ROBCAD）。

实时反馈：集成视觉定位系统（2D/3D相机）和等离子体监测传感器，实现±0.1mm的动态纠偏。

切割执行系统

光学组件：可调焦场镜（焦距150-300mm），搭配自动调焦系统，适应3-30mm材料厚度。

气体动力学：多通道气体控制系统，氧气（碳钢切割，0.8MPa）、氮气（不锈钢，纯度99.95%）、压缩空气（低成本应用）。

关键技术参数

切割精度：定位精度±0.03mm，轮廓精度±0.1mm

加工速度：碳钢（20mm厚）可达1.5m/min，不锈钢（8mm）3m/min

最小特征尺寸：激光光斑直径0.01-0.3mm，可实现φ0.5mm微孔加工

行业应用深化

汽车制造：三维切割白车身（0.7-2mm镀锌板），节拍时间<60秒/件

航空航天：钛合金蒙皮切割（TC4，5mm厚）热影响区<0.2mm

电子精密：FPC柔性电路板切割，R角精度±0.02mm

技术挑战与对策

热变形控制

采用脉冲切割模式（占空比30-70%）

引入闭环冷却系统（±0.5℃温控精度）

异形件加工

五轴联动技术（旋转工作台±110°）

三维离线编程（UG NX叶片加工模块）

成本优化

激光器寿命提升（光纤激光器100,000小时）

智能嵌套软件（材料利用率提升至92%）

前沿发展趋势

数字孪生系统：建立切割过程多物理场模型（温度场、应力场仿真）

超快激光应用：皮秒激光（10^-12秒脉宽）实现冷加工，用于OLED屏切割

协作式系统：人机协作（ISO/TS 15066标准），安全工作距离<0.5m

能效提升：光伏直驱技术，整体能耗降低40%

选型决策矩阵

该技术正在向智能化（AI工艺参数优化）、绿色化（废料回收系统）和超精密化（亚微米级加工）方向持续演进，推动制造业向工业4.0迈进。