MAZATROL FUSION 640 问世。美浓加茂工厂成 为世界第一座智能网络化机床工厂。
宁夏小巨人机床有限公司开业
世界最先发进展史的及激激光光技术加工机控制系统PREVIEW问世。
发展史及激光技术
车铣复合中心
CNC车削中心
立式加工中心
数字化制造系统
卧式加工中心
发展史及激光技术
柔性制造系统（FMS）
激光加工机
HyperGear 系列
3D FABRI GEAR 系列
SUPER GEAR Mark II 系列
SUPER TURBO – X Mark II 系列
SUPER GEAR – U44 & SUP发ER展史TU及R激B光O技–术X44
SUPER TURBO – X 510 – 3D
定长光路技术
1919年 1928年 1963年 1968年 1970年 1981年
1983年
1991年
1998年
2000年 2004年
山崎定吉先生创建山崎铁工所
开始机床产品生产
生产了第一台商标MAZAK的机床产品
第一台数控车床问世
第一台数控加工中心问世
世界第一台使用会话式编程方式的CNC – MAZAKTOL T-1问世 在世界上首次提出了车铣复合加工的概念，并 制造出原型机。开发了MAZAKROL FMS和第 一台激光加工机 Laser Path 40/40 MAZAK生产的高效FMS开始在MAZAK自己的美浓 加茂工厂大规模应用
发展史及激光技术
定长光路技术
• 大行程的、不使用定长光路系统的激光加工设备或多或少存在着不能保 证全台面加工质量的问题。如下图，加工区域分成品区和次品区，甚至 存在废品区。一般没有其它焦点位置补偿手段的设备只能保证1m 2m的 成品区，我们可以在很多飞行光路的激光加工机手册中看到这一点。

次品区
• 成品区
• 该反射镜和配套的压力调节系统成本相对较高，而且较易损坏。每 套备件价格在1万美元左右。
• 目前市面上最常见的激光机光路系统为飞行光路系统。 • 正如以下动画画面所显示，在不同的加工位置，其光路的总长度是不同
的。
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定长光路技术
• 作为质量最好的加工光源，理论上来讲，激光是严格的平行光。 • 根据光学原理，平行光聚焦后形成的光点位于聚焦透镜的焦点上，其光
斑直径趋近于无穷小。 • 如下图所示：
定长光路技术
• Hyper Gear 510采用了飞行光路式的机械结构，为了保证光路长度的恒 定，采取了增加补偿镜片组的方式。补偿镜片组安装在U轴上，通过U轴 移动保证光路长度的恒定：
• 3D Fabri Gear及Super Turbo X44、Space Gear U44，由于光路长度变化
相对较小，光路长度变化对加工的影响相对不明显，因此不采用定长光
发展史及激光技术
定长光路技术
• 但实际上，我们得到的从激光器中发出的激光，并不是绝对的平行光， 而是具有很小发散角的、接近平行光的光束。
• 通过下图可以看出，这时聚焦光斑的位置是不在焦点上的，而是有所偏 移。
• 这个偏移量到底有多大？是否会对加工产生严重的影响呢？
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定长光路技术
• 我们沿着光线的包络线反向延长，会发现它们会相交在一点，这样我们 可以将其看作一个近似的点光源，用来计算聚焦点的位置。
• Ho/Lo=Hi/Li=f/(Li-f)，最终我们可以得到公式：像距Li=f*Lo/(Lo-f)。
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定长光路技术
• 按照出瞳直径22.5mm，发散角2mrad来计算，使用7.5”透镜。 • 虚拟光点到激光器出口的距离：22.5/(2*0.001)=11250mm，假设光路的
固定长度部分为1500mm，按1500x3000的工作台计算：最小物距为Lo1 =11250+1500=12750mm，最大物距Lo2=12750+3000+1500=17250mm • 根据公式：像距Li=f*Lo/(Lo-f) ，Li1=193.39mm，Li2=192.63mm。焦点 距离差为0.76mm。 • 通过简单的三角关系可以计算得出光斑尺寸变化为0.09mm。而通常7.5” 透镜形成的聚焦光斑大小不超过0.2mm，大了0.09mm的光斑使得光斑直 径变为原来的1.45倍，面积变为原来的2.1倍。 • 也就是说，能量密度下降到原来的不到1/2。这将对材料的气化、热影响 区的范围产生非常大的影响。因而将直接影响到切割的质量及切割的能 力，甚至有些材料将会出现不能切断的情况。
单纯的设备性能的提高， 为提高生产效率所带来的贡献是非常有限的。 只有制造模式和管理模式的变革， 才能让生产效率得到飞跃式的提高。
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英国工厂 新加坡工厂
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小巨人工厂
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美浓加茂工厂
精工工厂
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美国工厂
大口工厂
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路的设计。
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其它焦点位置补偿方式比较
A. 水压式可调曲率反射镜
• 该技术使用水压来控制一个可调曲率的反射镜，通过调整该反射镜 的曲率半径来补偿激光束的发散角从而实现焦点位置的控制。
• 由于光束发散角极小，所以要求控制的精度极高。仅由于温度的变 化即可导致反射镜的尺寸变化（热胀冷缩）和弹性系数变化，这些 变化就会导致对控制精度的很大影响。而对焦点控制的结果无法有 效检测而形成反馈，因此很难达到较好的补偿效果。
• 废品区
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定长光路技术
• Super Turbo X系列和Space Gear系列中，所有的加工范围在1.25m2.5m 以上的机型均使用以下光路结构：
• 通过工作台移动和旋转臂式的光路系统，有效保证了光路长度的固定， 从而有效保证了在工作发台展上史各及激个光位技术置都能够有非常好的切割质量。
• 从虚拟光点的位置到透镜的距离为物距Lo，焦点到透镜的距离为像距Li。 下面，我们将其转换为点光源计算的光路图。
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定长光路技术
• 平行于透镜光轴的光线聚焦后通过焦点，通过透镜中心的光线方向不变， 得到以下成像分析图。
• 其中为了便于计算，增加了参数物高Ho、像高Hi，以及焦距f。通过两 个相似三角形，我们得到如下关系：