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梅雪松谈激光加工方式在中国的发展机遇

来源:激光制造商情

  发布:Johnny

关键词:梅雪松 激光制造 激光加工

2017-12-02

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梅雪松,西安交通大学教授、博士生导师,长江学者特聘教授。“机械系统诊断与控制”教育部创新团队带头人、西安交通大学学术委员会副主任。国家重点研发计划“航空航天复杂构件的激光精细制造工艺与装备”项目首席科学家。

兼任国家科技创新2030“智能制造和机器人”重大项目专家组成员、十二五863计划先进制造领域主题专家、科技部“数控一代示范工程”专家组成员、第七届教育部科技委学部委员、中国自动化学会制造系统控制专业委员会主任委员、中国机械工程学会机器人分会副主任委员,陕西省机器人产业技术创新联盟副理事长兼秘书长、《机械工程学报》编委等学术职务。

梅教授是智能制造领域的著名专家,研究方向包括高档数控技术、激光加工、机器人、运动控制等,跨多个学科,综合科研能力突出,在行业拥有较大影响力。本刊有幸与梅教授交流,让读者能更深入了解梅教授团队的研究成果。


       近年激光切割机床与相关加工设备发展迅速,激光加工与其它加工方法均占有一定的份额,传统的冲床、水切割、火焰切割仍然有许多应用。未来激光会取代它们还是会各自有所发展呢?


   
   梅教授谈到,制造业是国民经济的基础产业,不同种类的机械加工都在制造业中发挥举足轻重的作用,作为相对传统的冲床、水切割、火焰切割技术与装备在市场上占有相当大的市场份额,他们保持着各自独特的优势,但相对于激光切割等先进手段来说劣势就显得非常明显。火焰切割是作为最初传统的切割方式只适合于粗加工,且在加工材料、加工质量与效率等方面,存在较多的限制性因素;而冲床相对于剪床在曲线加工方面具有更多的灵活性,针对简单图形的薄板加工速度快,但对冲厚钢板的能力有限,即使能冲也将造成工件表面塌陷,模具损耗大,且柔性化程度不高,目前,国外超过2毫米以上的钢板切割加工一般都使用更为先进的激光切割;高压水切割则是利用掺杂金刚砂的高速水射流对工件进行切割,对加工材质几乎无限制,切割厚度可超过0.1米以上,但其加工速度太慢、不环保、消耗品较高,且在切割金刚石、陶瓷等难加工材料时,在高质高效方面存在很大的局限性。

所以,目前激光切割机床飞速发展的根本原因在于,激光加工相比传统加工的优势非常明显,生产效率高,自动化程度高,加工精度高,还可以对多种金属、非金属加工,特别是高硬度、高脆性及高熔点的材料,加工过程无刀具磨损,无接触应力,不产生噪音,无环境污染。从产业规模来看,2015年,我国激光切割设备市场规模达到123.5亿元,连续保持10%左右的行业增长率,呈现出高速增长的态势,而传统数控机床加工在近几年内收到宏观经济和下游需求疲软的影响,行业成长有限。激光加工技术正从广度和深度两方面逐步渗透到国民经济的多个领域。从应用领域来看,汽车、高铁有50%-70%的零部件是采用激光直接加工完成的;航空航天领域中,激光加工已广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、直升机旋翼、发动机燃烧室等部件的切割以及焊接加工;在精细微加工方面,超短脉冲激光在光伏、液晶显示、半导体、OLED等领域的钻孔、刻线、划槽、表面处理等环节发挥了不可替代的作用。目前,欧美主要发达国家在大型的制造产业,如汽车、航空、造船、电子等行业中,基本完成了用激光加工工艺对传统工艺的更新换代,进入“光时代”。
 

从我国发展战略角度来看,《国家“十一五”科学技术发展规划》就已提出,光电子与激光领域是我国在高新技术产业化重点发展的领域之一,国家在“十三五”发展规划中,也将激光制造技术与装备列入先进制造领域,作为国家重点发展对象。由此可见,今后伴随着国家传统产业的技术升级、产业结构调整、节能环保政策的推出以及产品个性化需求趋势的发展,激光制造设备将在越来越多的领域普及,产业应用具有巨大的发展远景。
 

梅教授非常看好激光制造,其中一个原因是国家大力推进中国制造2025”发展战略,其中一个重点领域是高档数控机床与基础制造装备,激光切割机也是一种高档数控机床。

他认为,制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基,目前,“大而不强”一直是困扰我国制造业发展的难题,虽然我国已成为全球最大的制造业生产国,但相比国际先进技术水平还相对落后,打造具有国际竞争力的制造业,是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。
 

“工业4.0”以及“中国制造2025”开启了制造业转型升级的“新篇章”,创新性开展先进制造、智能制造、智能装备等研究是推动中国成为制造强国的重要举措,“中国制造2025”将数控机床和基础制造装备列为“加快突破的战略必争领域”,是国防设备现代化的重要保证,是国家生产能力、技术经济实力的综合体现。作为“中国制造2025”发展战略,“智能化”成为制造业发展的重要方向之一,针对激光制造来说,激光易于控制,可以将激光加工系统、机器人系统与计算机数控技术等相结合,可构成高效智能化加工系统。另外,构建的激光高效智能加工系统,柔性化程度高、加工速度快、出产效率高、产品出产周期短,具有很广阔的发展前景;另外,习总书记系列讲话中提出“既要金山银山,又要绿水青山;绿水青山就是金山银山”,“绿色制造”也是“中国制造2025”的主题之一,而激光加工作为一项绿色环保的制造手段,形成新一代的激光智能制造产业链,将其广泛应用于国民经济的各个领域。所以,“中国制造2025”发展战略对激光加工是一个重大的机遇,我们应当积极把握机遇,沉稳应对挑战,将激光制造做大做强,摆脱高端激光制造技术与装备严重依赖进口、国外在核心关键技术装备方面对我国实行封锁的局面,提升我国高端激光制造技术与装备的国际竞争力,这将对推动我国高端制造领域从“中国制造”向“中国创造”迈进、促进我国产业结构升级与优化、做强我国制造业具有重要的战略意义,也是我国“中国制造2025”战略要求的具体落实。

本文刊登于《激光制造商情》2017年11月刊