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激光切割机关键技术

文章出处:本站    人气:5495    发表时间:2020-03-20 11:02:04

激光切割机技术有两种: 种是脉冲激光适用于金属材料。第二种是连续激光适用于非金属材料,后者是激光切割技术的重要应用域。

激光切割机的几项关键技术是光、机、电体化的综合技术。在激光切割机中激光束的参数、机器与数控系统的性能和精度都直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度较高或厚度较大的零件,必须掌握和解决以下几项关键技术:

焦点位置控制技术

激光切割的点之是光束的能量密度高,般10W/cm2。由于能量密度与面积成反比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近容易将透镜损坏,因此般大功率CO2激光切割机工业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。对于高质量的切割,有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5〃的透镜切碳钢,焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素,原则上6mm的金属材料,焦点在表面上; 6mm的碳钢,焦点在表面之上; 6mm的不锈钢,焦点在表面之下。具体尺寸由实验确定。

激光切割机在工业生产中确定焦点位置的简便方法有三种:

(1)打印法:使切割头从上往下运动,在塑料板上进行激光束打印,打印直径小处为焦点。

(2)斜板法:用和垂直轴成角度斜放的塑料板使其水平拉动,寻找激光束的小处为焦点。

(3)蓝色火花法:去掉喷嘴,吹空气,将脉冲激光打在不锈钢板上,使切割头从上往下运动,直至蓝色火花大处为焦点。

对于飞行光路的切割机,由于光束发散角,切割近端和远端时光程长短不同,聚焦前的光束尺寸有定差别。入射光束的直径越大,焦点光斑的直径越小。为了减少因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化,国内外激光切割系统的制造商提供了些专用的装置供用户选用:

(1)平行光管。这是种常用的方法,即在CO2激光器的输出端加平行光管进行扩束处理,扩束后的光束直径变大,发散角变小,使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近致。

(2)在切割头上增加立的移动透镜的下轴,它与控制喷嘴到材料表面距离(stand off)的Z轴是两个相互立的部分。当机床工作台移动或光轴移动时,光束从近端到远端F轴也同时移动,使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持致。如图二所示。

(3)控制聚焦镜(般为金属反射聚焦系统)的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时,自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。

(4)飞行光路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短;反之当切割近端光程减小时,使补偿光路增加,以保持光程长度致。


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