激光切割技術具有加工可控、高效率、高質量的特點，在工業加工上有著非常廣闊的應用，如汽車工業、紡織機械、鈑金加工等。激光切割可分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。由於我國的激光技術起步較晚，切割核心技術依賴於進口，這導致了國內在高端激光切割上的緩慢發展。
但是，近年來，隨著“中國製造2025”的推動，激光切割技術也面臨著變革和機遇。變革意味著激光企業不僅要加大切割技術的投入，還要順應工業自動化的潮流，讓激光切割更加的個性化；同時，激光企業也將迎來更大的機遇，激光切割技術在提高工業加工效率上有著不可替代的優勢，工控技術的發展給激光行業帶來更多的可能，切割技術未來將會拓展到更多的領域，對促進行業的發展功不可沒。
據業內人士表示，未來激光切割將向著這些方向發展，高速、高精度的切割技術、厚板切割和大尺寸工件切割、三維立體多軸數控激光切割技術、無人化與自動化的激光切割技術成主要的研究方向。
激光切割頭在激光切割中扮演著至關重要的角色
激光切割機是體現激光切割技術最直接的設備，它是將從激光器發射出的激光，經光路系統，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件達到熔點或沸點，同時與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與工件相對位置的移動，最終使材料形成切縫，從而達到切割的目的。
激光切割機作為一種新興的板材加工設備，經過不斷的技術更新和工藝發展，激光切割工藝及激光切割機設備，正被廣大板材加工企業所熟悉和接受，並以其加工效率高、加工精度高、切割斷面質量好、可進行三維切割加工等諸多優勢逐步取代等離子切割、水切割、火焰切割、數控衝床等傳統板材加工手段。根據激光發生器的不同，目前市面上激光切割機大致可分為三種：CO2激光切割機、固體（YAG）激光切割機、光纖激光切割機。
噴嘴、聚焦透鏡和聚焦跟蹤系統的好壞關係著切割質量
在激光切割機的幾項關鍵技術中，激光切割頭的好壞直接影響到切割的質量，常見的激光切割機切割頭由噴嘴、聚焦透鏡和聚焦跟蹤系統組成。
（奧森迪科A200M-QBH切割頭）
1、激光頭噴嘴在激光切割中的作用
激光頭噴嘴是光纖激光切割機床上最常用的易耗件，隨著光纖激光切割技術的發展和廣泛運用，這幾年激光頭噴嘴的需求大增。噴嘴的形式主要有平行式、收斂式和錐形式三種，切割質量與噴嘴的形式和噴頭尺寸有著密不可分的關係。
第一個作用是收集電容信號，通過陶瓷環將其傳送到信號處理器，信號處理器發出信號到機床控制中心，機床控制中心依據該信號做出反饋，調整激光頭垂直方向的位置，從而保持切割過程中激光頭對工件的距離跟蹤；
第二個作用是用其內部形狀，引導氣體順利通過被切割工件，並在噴嘴出口附件形成高壓。噴嘴出口孔徑越小，形成的氣壓越高。如果是氧化切割，高壓氧氣在通過噴嘴後，在工作面上一部分通過同被切割件發生氧化反應提供熱量，加速切割；另一部分就高速通過切割面，帶走熔渣並在切割面保持適當的壓力，確保切割順利進行。
第三個作用是保護激光頭內部鏡片。激光切割過程中，尤其是打孔時，常常有溶渣濺射，激光頭噴嘴吹出的高壓氣體能將絕大部分的濺射物擋在外面，保護鏡片免受傷害。
2、聚焦透鏡與激光切割關係
聚焦透鏡具有普通光學透鏡的一般特性但又有其獨特之處。利用它可以製成超短焦距的透鏡，也可以在端面上形成實象，容易獲得與物體同樣大小的正立實象。
利用激光束的能量進行切割, 必須把激光器射出的原始光束經過透鏡聚焦, 才能形成高能量密度的光斑。透射式透鏡使用非常簡單，激光束穿過該透鏡時，透鏡把激光束沿軸向聚焦到工件上。在常見的工業激光系統中，噴嘴都含有氣體洗滌的功能，也就是在噴嘴處引入氣體噴流,以幫助提高激光束和材料相互作用的性能，同時高速氣流還起著與光學系統隔離的作用。氣體噴流防止材料加工汙染物進入噴嘴而汙染透鏡表面。反射式聚焦系統用了另加的光束折向器和後聚焦反射鏡。在此條件中，有兩個額外光學系統，即硒化鋅窗和光束折向器，窗口的作用是使在噴嘴上面封離聚焦系統。
透射式聚焦頭有兩個主要優點，即光束易於調整和允許光束有偏心之類的小偏差，即允許光束偏心或角度偏離地射入透鏡。反射式透鏡頭適用於高功率水平的場合，對大功率激光系統的應用很理想，產生的熱透鏡效應少，在苛刻的焊接環境下很耐用。理論上，拋物反射鏡應把激光束聚焦到光束的衍射極限。衍射極限是對特定激光束直徑和模式質量所能達到的最小焦斑。拋物面反射鏡是最難調整的反射鏡系統之一，因此，在高功率激光系統中，通常很難達到衍射極限的聚焦。對焊接來說，並非總是要求使用小光斑，因此，在此種應用中反射鏡很合適。
近幾年，市場對大功率激光器的需求上升，傳統透鏡焦深和焦斑存在制約關係，增加焦深必然引起焦斑尺寸的擴大，在很多情況下無法滿足激光加工的要求，長焦深、高分辨的聚焦透鏡成為了新的市場需求。
聚焦透鏡的焦距和焦點位置都對激光切割質量有影響，高速切割薄型材料適合選用短焦長透鏡，切割厚工件適合選用長焦長透鏡。
3、聚焦跟蹤系統在激光切割中的角色
激光切割機聚焦跟蹤系統一般是由聚焦切割頭和跟蹤傳感器系統組成。切割頭包括導光聚焦、水冷、吹氣以及機械調整部分組成; 傳感器是由傳感元件和放大控制部分組成。傳感元件的不同，跟蹤系統也不同。
目前，主要有兩種形式的跟蹤系統，第一種是電容式傳感器跟蹤系統, 又被稱為非接觸式跟蹤系統；第二種是電感式傳感器跟蹤系統, 又被稱為接觸式跟蹤系統。
激光頭的工作流程是這樣的，激光器產生激光，通過外光路傳輸，在切割頭內經聚焦鏡聚焦後，作用於被加工材料表面，將材料氣化或者在切割氣體（主要是氧化）輔助下形成熔池。切割輔助氣體經過切割頭（含噴嘴）導流後產生一個強有力的氣流吹掉產生的熔渣，同時防止材料氣化附著在聚焦鏡的表面使其損壞，防止產生等離子體或者等離子體和氣體的混合體。
智能製造時代新要求：自動調焦切割頭受追捧
智能製造技術是工業自動化必須去研究的課題，就目前而言，市場上真正做到的並不多。以自動調焦切割頭為例，國內以奧森迪科為主的激光切割頭廠商已經有能力做到。
（奧森迪科A310M切割頭）
焦點控制指的是激光切割機在切割不同材料以及不同厚度的板材時，為了達到更好的切割效果，激光束的焦點都會設置在不同的地方，即稱為我們所說的調焦。隨著工控技術的突破，能進行自動調焦切割頭在激光切割自動化中不可或缺。
在激光切割應用早起，調焦的主要方式是依靠手動來進行完成，如今隨著激光技術的發展，這種手動調焦的方式已經逐漸淘汰，自動調焦功能已經開始慢慢得以實現。
激光切割頭底部為噴嘴，在切割過程中，噴嘴高度不變，所以不能通過升降切割頭來調焦。聚焦鏡的焦距是不可改變的，所以也不能指望通過改變焦距來調焦。如果改變聚焦鏡的位置，則可改變焦點位置：聚焦鏡下降，則焦點下降，聚焦鏡上升，則焦點上升，這是調焦的一種方式。採用一個電機驅動聚焦鏡作上下運動，可以實現自動調焦。
另一種自動調焦的方法是在光束進入聚焦鏡之前，置一變曲率反射鏡，通過改變反射鏡的曲率，改變反射光束的發散角度，從而改變焦點位置。
有了自動調焦功能，在加工不同材質、不同厚度的工件時，機器可自動將焦點快速調整到最合適的位置，這樣可以顯著提高激光切割機的加工效率，厚板穿孔時間也會大幅縮減。所以，對於激光切割機而言，自動調焦功能是一項重要並不可缺少的功能。
（奧森迪科A200E-QBH切割頭）
（奧森迪科A320E切割頭）
自動化切割頭這幾年在國內的使用率越來越高，但之前由於價格較高，很多國內廠商在採購時對此猶豫不決。隨著國內廠商在自動化切割技術上的投入，以奧森迪科等為主的國內廠商在自動化切割頭技術上取得了很多突破。
自動化切割頭與數控系統的結合，讓激光切割更加“智能”
自動調焦切割頭的出現讓激光切割技術更進一步，在推動激光切割自動化上，它扮演者不可或缺的角色，而擁有與之配套的數控系統則讓激光切割更加“智能”。
自動調焦切割頭的主要優勢在於通過數控系統，動態調節焦點位置、氣壓大小和跟隨高度，從而實現切割工藝的自動化調節；這樣既實現了普通手動切割頭無法完成的工藝要求，又可將複雜工藝過程固化到數控系統中。
激光切割數控系統與自動調焦切割頭以及激光器等其他智能設備的緊密配合，才能使激光切割加工變得“智能”。
作為國內專業從事激光切割聚焦系統、機床運動控制系統和設備物聯網研發與製造的科技型企業，奧森迪科憑藉在機械設計、自動化控制和工程光學方面多年的研究與技術積累，推出“激光切割+多軸運動控制系統+設備管理雲平臺”三位一體的激光切割應用解決方案，使生產製造真正實現智能化，效率更高、成本更低、功能更全，是客戶追求核心競爭力和利益最大化的最佳選擇。
據悉，奧森迪科的激光切割應用解決方案分為A-cutter系列光纖切割頭、激光切割數控系統、Au3tech數控雲平臺三部分組成。
奧森迪科助力激光切割自動化
2018年對於激光產業而言，可謂是快速增長的一年。據相關數據統計，隨著我國激光應用領域的不斷擴展以及應用深度的加大，未來行業需求前景看好，預計行業規模複合增速在10%以上。新的應用場景對激光切割技術的要求更高，這要求激光切割機廠商提升自身技術，順應新的市場潮流，搶佔新的商機，運用激光切割自動化的技術已經刻不容緩。
據悉，武漢奧森迪科智能科技股份有限公司是一家專業從事工業激光聚焦系統及自動化控制系統設計、開發、銷售的高新技術企業，成立於2011年。公司以工業激光聚焦系統為業務重點，融合機械設計、自動化控制和工程光學三大技術領域。
激光切割面臨的機遇與挑戰
總結：任何一項技術的普及都需要一個過程，隨著中國對激光加工的需求增長，激光切割技術的自動化更加顯得重要。激光切割頭在激光切割技術中扮演著至關重要的角色，而高質量的自動調焦切割頭技術無疑是推動這個行業的加速劑，未來它將在促使激光切割技術自動化上扮演著中流砥柱的作用。
近幾年，隨著國家的重視以及企業對核心技術的投入等，國內在尖端激光切割技術上也取得了一些成績，如激光切割頭技術，這些進步離不開企業自身的努力。當然，我們也得清晰地認識到，在激光切割核心技術上，我們離國際頂尖水平仍有差距，技術研發上還有很長的路要走，但相信在不久的將來，我們在技術上將更加有底氣。
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