Page 79 - 《橡塑技术与装备》2026年4期

智能与数字化应用
INTELLIGENT AND DIGITAL APPLICATIONS

组 B ：机械臂激光切割（固定参数 ：功率 200 W， 卓越的柔性 ：机械臂中空手臂与导光臂完美配合，
速度 100 mm/min）； 实现光路内置，极大的减少了运动干涉，保证切割的
组 C ：机械臂激光切割（优化参数 ：功率 180 W， 灵活性。同一系统可处理不同产品型号的浇口，切换
速度 150 mm/min，脉冲频率 50 kHz）。 时间仅需几分钟。
每组处理 20 个样品，评估指标包括 ：单件加工时 稳定的质量输出 ： TCP 速度输出功能确保激光
间、浇口残留高度、表面粗糙度、热影响区宽度及产 功率与切割速度实时匹配，消除了因速度变化导致的
品合格率。 切口质量不一致。实验数据显示，优化参数组的质量
4.2 结果与分析 一致性显著高于固定参数组，批次内质量波动降低
实验结果显示，机械臂激光切割在浇口处理质量 70%，产品合格率从 82% 提高至 98.5%。
方面显著优于传统人工方式。具体表现如下 ： 碰撞防护能力 ：在实验过程中，模拟了意外位置
加工效率方面 ：机械臂激光切割（组 C）平均单 偏差情况，磁性防碰撞设计有效避免了设备的碰撞损
件加工时间为 7.8 s ，远低于传统人工切割的 22 s， 坏，平均恢复时间不超过 5 min，大幅减少了潜在停
效率提升约 64.5%。这主要得益于机械臂的高速运动 机时间。
和激光瞬时作用的特性，同时省去了人工定位与调整
的时间。 5 结论
切割质量方面 ：激光切割组浇口残留高度平均为 本研究成功开发了一套基于发那科 M-20iA 机械
0.04 mm，达到几乎无残留的水平，而人工切割组平 臂集成 250W Iradion CO 2 激光器的塑料浇口切割系
均为 0.18 mm。激光切割表面粗糙度 (Rz) 为 6.5 μm， 统，并验证了其在工业生产中的可行性与优越性。系
明显优于人工切割的 14.2 μm，浇口表面粗糙度改善 统通过硬件集成、算法优化和工艺参数调控，有效解
约 54%，提供了更接近产品本体的表面质感。 决了传统浇口去除方式面临的精度不足、效率低下和
热影响区控制 ：优化参数下的激光切割热影响区 质量不稳等问题。随着技术不断完善和成本优化，发
宽度为 0.32 mm，且边界均匀，而固定参数达到 0.48 那科机械臂驱动 250W Iradion CO 2 激光器切割塑料浇
mm，表明参数优化对热控制的有效性。人工切割虽无 口的技术有望成为塑料制品后处理的标准化解决方案，
热影响，但存在明显的应力白化和微观裂纹问题。 推动塑料制造业向智能化、高效化和高质量化方向发
4.3 系统性能分析 展。
发那科机械臂激光切割系统在塑料浇口处理中展
现出以下突出优势 ： 参考文献 ：
[1] 曾俊皓 .CO 2 激光切割亚克力板材的应用研究 [J]. 机械工程师，
高轨迹精度 ：通过小圆精度软件和视觉零点校正
2018,(01):112-114.
技术，系统在复杂三维轨迹上实现了 ±0.1 mm 的轨迹 [2] 平彦兴，张亿鑫，杜海潮，等 . 快递纸箱拆分机械臂结构设计
精度，确保了浇口轮廓的精确跟踪。实际测量表明， 及轨迹规划 [J]. 吉林化工学院学报，2024,41(11):72-78.
[3] 徐弈辰 . 一种板材激光切割柔性生产线系统的设计与实现 [J].
Φ8 mm 圆形浇口的圆度误差小于 0.15 mm。
造纸装备及材料，2022,51(09):108-110.

Research on the process of cutting plastic sprues using a CO laser
2
driven by a Fanuc robotic arm

Gao Guoquan

(Shanghai Institute of Laser Technology Co. LTD., Shanghai 200233, China)
Abstract: This paper presents an intelligent cutting system based on a Fanuc M-20iA six-degree-of-
freedom industrial robot integrated with a CO 2 laser. The system achieves flexible transmission and stable
control of the laser beam through a hollow arm structure and a built-in light-guiding arm. Combined with

2026 第 52 卷 ·33·
年