激光切割工藝知識大全

激光切割工藝學問大全第一局部機床功能Laser切割的原理:Laser是由LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadition的前綴縮寫而成.原意為光線受激發(fā)放大，一般譯為激光〔也稱激光〕.激光切割是由電子放電作為供給能源，He、N2、C02等混合氣體為激發(fā)媒介,利用反射鏡組聚焦產(chǎn)生激光光束，從而對材料進展切割.激光切割的過程：NC程序的激發(fā)和驅(qū)動下，激光發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生出特定模式和類型的激光，經(jīng)過光路系統(tǒng)傳送到切割頭，并聚焦于工件外表，將金屬熔化；同時，噴嘴從與光束平行的方向噴出關(guān)心氣體將熔渣吹走;在由程控的伺服電機驅(qū)動下，切割頭依據(jù)預定路線運動，從而切割出各種外形的工件.機床構(gòu)造：床身全部光路安置在機床的床身上，床身上裝有橫梁，切割頭支架和切割頭工具?通過特別的設計，消退在加工期間由于軸的加速帶來的振動 .機床底局部成幾個排氣腔室?當切割頭位于某個排氣室上部時，閥門翻開，廢氣被排出?通過支架隔架，小工件和料渣落在廢物箱內(nèi).工作臺在平面切割時，帶有嵌入式支架的工作臺用于支撐材料.傳感器良好的切割質(zhì)量與噴嘴和工件的間距有關(guān).有接觸式機械傳感器和電容感應式傳感器兩種.前者用于加工不導電材料，后者用于導電材料.切割頭它是光路的最終器件.其內(nèi)置的透鏡將激光光束聚焦距有5英寸和7.5英寸〔主要用于割厚板〕兩種.CNC掌握器

.標準切割頭焦轉(zhuǎn)換切割方案〔工件組合排料的式樣〕和軸運動的加工參數(shù).通過橫梁、支架和旋轉(zhuǎn)軸的組合移動,該掌握器掌握光束在工件上的運動軌跡自動調(diào)整切割速度和激光功率.激光掌握柜掌握和檢查激光器的功能,并顯示系統(tǒng)的壓力、功率、放電電流和激光器的運行模式.激光器其心臟是諧振腔,激光束就在這里產(chǎn)生 ,激光氣體是由二氧化碳、氮氣、氦氣的混合氣體 ，通過渦輪機使氣體沿諧振腔的軸向高速運動,氣體在前后兩個熱交換器中冷卻能量傳給氣體

,以利于高壓單元將冷卻設備冷卻激光器、激光氣體和光路系統(tǒng).吸塵器去除加工時產(chǎn)生大多數(shù)粉塵.自動上下料系統(tǒng).切割方法激光熔融切割在激光熔融切割中,工件材料局部熔化,液態(tài)材料被氣體吹走,形成切縫.切割僅在液態(tài)下進展,故稱為熔融切割.切割時在與激光同軸的方向供給高純度的不活潑氣體,關(guān)心氣體僅將熔融金屬吹出切縫.不與金屬反響.激光火焰切割與激光熔融切割不同,激光火焰切割使用活潑的氧氣作為關(guān)心氣體由于氧與已經(jīng)炎熱了的金屬發(fā)生化學反響,釋放出大量的熱,結(jié)果是材料進一步被加熱.激光氣化切割在激光氣化切割中,依靠極高的能量密度將切縫處的材料氣化.這種方法切割時金屬很快蒸發(fā),可避開熔滴飛濺.選擇切割方法,需考慮它們的特點和板件的材料,有時也要考慮切割的形狀.由于氣化相對熔化需要更多的熱量,因此激光熔融切割的速度比激光氣化切割的速度快,激光火焰切割則借助氧氣與金屬的反應熱使速度更快;同時,火焰切割的切縫寬,粗糙度高,熱影響區(qū)大因此切縫質(zhì)量相對較差,而熔融切割割縫平坦,外表質(zhì)量高,氣化切割因沒有熔滴飛濺,切割質(zhì)量最好.另外,熔融切割和氣化切割可獲得無氧化切縫,對于有特別要求的切割有重要意義.一般的材料可用火焰切割完成,假設要求外表無氧化,則須選擇熔融切割,氣化切割一般用于對尺寸精度和外表光滑度要求很高的狀況，，切割的外形也影響切割方法，在加工精細的工件和鋒利的角時，火焰切割可能是危急的，由于過熱會使細小部位燒損.運行模式激光器常常運行在連續(xù)輸出模式.為了得到最正確的切割質(zhì)量，對于給定的材料，有必要調(diào)整進給速率，例如拐彎時的加速，減速和延時.因此，在連續(xù)輸出模式下，降低功率是不夠的，必需通過變化脈沖來調(diào)整激光功率.F表列出了各種不同的激光運行模式、應用范圍和舉例.激光模式激光模式圖形表示應用舉例連續(xù)模式低壓切割用氧氣切構(gòu)造鋼一般切割用氮氣切不銹鋼高壓切割用氮氣切鋁板調(diào)制模式切角激光功率與切割速度相IIIIHH加速和剎車關(guān).可以避開切角時的燒痕.一般脈沖穿孔切構(gòu)造鋼精細穿孔模式薄板精細加工切小孔精細切割穿孔穿孔用氮氣切割銅超脈沖模加工高反射率用氧氣切割不銹鋼式材料用氧氣切割耐熱鋼超強脈沖穿孔變頻穿孔：增頻模式厚板精細加工穿孔速度快用氧氣切割鋅板在連續(xù)模式下，激光輸出的功率是恒定的，這使得進入板料的熱量比較均勻.它適合于一般狀況下較快速的切割，一方面可以提高工作效率，另一方面也是避開熱量集中導致熱影響區(qū)組織惡變的需要.調(diào)制模式的激光功率是切割速度的函數(shù)，它可以通過限制在各點處的功率使進入板料的熱量保持在相當?shù)牡退?，從而防止切縫邊緣的燒傷?由于它的掌握比較簡單，因此效率不是很高，只在短時段內(nèi)使用.脈沖模式雖可細分為三種狀況，實質(zhì)上只是強度的差異?往往依據(jù)材料的特性和構(gòu)造的精度來選擇.LASER切割特點：狹的直邊割縫最小的鄰邊熱影響區(qū)微小的局部變形工件無機械變形無刀具磨損5.6切割材料無需考慮它的硬度與自動扮裝備結(jié)合很便利,簡潔實現(xiàn)切割過程自動化由于不存在對切割工件限制,激光束具有無限的仿形切割力量與計算要相結(jié)合,可整張排料節(jié)約材料氣體參數(shù)的掌握在實際的Laser切割過程中,還要有關(guān)心氣體的參與.關(guān)心氣體不但可以將熔渣準時吹走,還起到冷卻工件和清潔透鏡的作用.選用不同的關(guān)心氣體,更能夠轉(zhuǎn)變切割的速度及割縫外表質(zhì)量,對特別金屬的切割具有重大意義.影響氣體參數(shù)包括氣體類型、氣體壓力和噴嘴直徑.關(guān)心氣體類型關(guān)心氣體類型有氧氣、空氣、氮氣和氬氣.氧氣適合于厚板切割、高速切割和極薄板切割;空氣適合于鋁板、非金屬及鍍鋅鋼板的切割,在肯定程度上它可以削減氧化膜且節(jié)約本錢;氮氣作為切割時的保護氣體可防氧化膜發(fā)生,防止燃燒(在板料較厚時簡潔發(fā)生);氬氣用于鈦金屬切割.氣體壓力氣體壓力分高壓和低壓兩種,依據(jù)Laser機的技術(shù)參數(shù),高壓最大為20兆帕,低壓最大為5兆帕.選擇壓力的依據(jù)有板料厚度、切割速度、熔化金屬的粘度和激光功率.當料厚較大,切速較快,金屬液體的粘度較高時,可選用高一些的壓力;相反,對于薄料、慢速切割或液態(tài)粘度小的金屬,則可選擇適當?shù)牡蛪?功率較大時適當增加氣體壓力對冷卻四周材料是有益的,它適用于有特別要求的場合.不管選用怎樣的壓力,其原則都是在保證吹渣效果的前提下盡可能經(jīng)濟.噴嘴直徑噴嘴直徑的選取與氣體壓力的選擇原則上是一樣的 ,但它還與切割方法有關(guān).對于以氧氣作為關(guān)心氣體的切割,由于金屬的燃燒,割縫較寬,要想快速有效地吹走熔渣,得選用大直徑的噴嘴才行,對于承受脈沖切割的場合,割縫較小,不宜選用太大的噴嘴.有時噴嘴大小的選擇會與壓力選擇相沖突,在不能兩全的狀況下,通過調(diào)整噴嘴與切縫的距離也能起到肯定的作用.材料特性與Laser加工的關(guān)系工件切割的結(jié)果可能是切縫干凈,也可能相反,切縫底部掛渣或切縫上帶有燒痕,其中很大的一局部是由材料引起的.影響切割質(zhì)量的因素有:合金成分、材料顯微構(gòu)造、外表質(zhì)量、外表處理、反射率、熱導率、熔點及沸點.通常合金成分影響材料的強度、可焊性、搞氧化性和耐腐蝕性，所以含碳量越高越難切割;晶粒細小切縫質(zhì)量好;假設材料外表有銹蝕或有氧化層,熔化時因氧化層與金屬的性質(zhì)不同,使外表產(chǎn)生難熔的氧化物,也增加了熔渣,切縫會呈不規(guī)章狀;外表粗造削減了反光度,提高熱效率,經(jīng)噴丸處理后切割質(zhì)量要好很多.導熱率低則熱量集中,效率高.因此晶粒細小,外表粗糙、無銹蝕、導熱率低的材料簡潔加工.含碳量高、外表有鍍層或涂漆、反光率高的材料較難切割.含碳量高的金屬多屬于熔點比較高的金屬,由于難以熔化,增加了切穿的時間.一方面,它使得割縫加寬,外表熱影響區(qū)擴大,造成切割質(zhì)量的不穩(wěn)定;另一方面,合金成分含量高,使液態(tài)金屬的粘度增加,使飛濺和掛渣的比率提高,加工時對激光功率、氣吹壓力的調(diào)整都提出了更高的要求.鍍層和涂漆加強的光的反射,使熔融因難;同時,也增加了熔渣的產(chǎn)生.Lasei切割應留意的問題前面分析了Laser切割最主要的幾個技術(shù)參數(shù)， 它們打算了切割工藝的主要方面.但并不是只要把握了這就肯定能加工出高質(zhì)量的產(chǎn)品,還有幾個問題是特別需要引起留意的;切速的選擇激光切割的速度最大可達 200~300mm/S實際加工時往往只有最大速的1/3~1/2,由于速度越高,伺服機構(gòu)的動態(tài)精度就越低,直接影響切割質(zhì)量.有試驗說明,切割圓孔時,切速越高,孔徑越小,加工的孔圓度就越差.只有在長邊直線切割時才可以使用最大速切割以提高效率.8.2切割的引線和尾線在切割操作中,為了使割縫連接良好,防止始端和終點燒傷,常常在切割開頭和完畢處各引一段過渡線 ,分別稱作引線和尾線.引線和尾線對工件本身是沒有用的,因此要安排在工件范圍之外,同時留意不能將引線設置在尖角等不易散熱處.引線與割縫的連接盡量承受圓弧過渡,使機器運動平穩(wěn)并避開轉(zhuǎn)角停頓造成燒傷.8.3尖角的加工用走圓弧加工出鈍角 如有可能，避開加工沒有圓弧的角.帶圓弧的角有以下好處：a軸運動的動態(tài)性能好.b熱影響區(qū)小.c產(chǎn)生的毛刺少.對于不帶圓角的邊角，可以設定的最大半徑是切縫寬度的一半此時切割出來的邊角是沒有圓角的.用圓孔成角法在薄板上切割尖角當在薄板上高速切割時，建議使用圓孔成角法切割尖角，它有以下好處：a切割尖角時，軸向變化均勻.b切角時,切速恒定.c防止了軸振動，避開毛刺生成.d尖角處的熱圓孔成角法加工銳角影響區(qū)小.用延時法在厚板上切割尖角法，尖角四周會過熱.此時應承受參數(shù)：“Criticalangle,dwelltime”來切

切割厚板時，假設還使用圓孔成角割尖角.機器運動到尖角處，停頓特定的時間，然后連續(xù)轉(zhuǎn)向運動.二次切割:LASER二次加工：因工藝上的需要或設計變更 ，要求對成品或半成品進展補切割加工例:如下之激光二次加工圖形I2其中：1為工件定位外形(關(guān)心抓取定位原點作用)為第一次切割的定位銷孔和避位孔為其次次切割的工件外形加工原理：通過第一次切割形成定位銷孔與避位孔 ，然后將需要二次切割的工件通過定位銷孔的協(xié)作準確定位 ，調(diào)入其次次切割程序切割二次加工像素.操作步驟1例如：上例圖形生成的程序(01110101LCC)如下：併FORMAT#X2440Y1220)N1G29X617.7Y417.7P1H1卜主程序N2G52X212.3Y112.3L1C0丄N2X265Y165L2N4G99N1000G28X405.4Y305.4L1P1(CODE二TEST-1) 第一次切割子程序N1001G0X2.7Y2.7N1002G1Y5.4M04N2023G28X30OY200L2P2(CODE=TEST-2) 第二次切割子程序N2023G0X275Y155N2023G98&執(zhí)行一遍該程序，則可獲得二次加工所需要的三個定位銷孔和避位孔(1)

2

(一般規(guī)定了第一次L1程序)在本例中即刪除:N2G52X212.3Y112.3L1COL2G52在本例中馬上:N3X265Y165L2在G99程序行前參加G0X Y ,作用是程序每執(zhí)行完一次后到G0指定位置停頓停機,便利二次加工取料,其中X,Y尺寸視實際狀況定在本例中程序修改:N3G0X700Y500依實際加工工件數(shù)目將主程序中的H1值修改為需要之數(shù)值本例中設需加工10件產(chǎn)品,則將H1修改為H10注:在程序執(zhí)行過程中,機臺需將“INHIBIT”鍵處于激活狀態(tài)3.將修改好之程序另存文件在本例中修改好之程序如下:%(#FORMAT#X2440Y1220)N1G29X617.7Y417.7P1H10N2G52X265Y165L2N3GOX700Y500N4G99N1000G28X405.4Y305.4L1P1(CODE二TEST-1) 第一次切割子程序N1001GOX2.7Y2.7N1002G1Y5.4M04N2023G98&將其另存檔,本例可存為:01110201.LCC4.調(diào)入修改好之程序執(zhí)行本例中調(diào)入01110201LCC執(zhí)行之LASER常用加工參數(shù)clock:傳感器—識別了加工材料,激光器的功率就從根本功率升到穿孔功率z-m:切割頭從距離Z處開頭下降時,激光功率就從根本功率nozzle:穿孔噴嘴距離到達,激光器功率才增加circle:穿孔后以穿孔點為心,設定速率一半的速度切割一個直徑是2mm的圓,然后返回中心點以利于下一次切割,穿孔時間需重設

,只在連續(xù)flying:,0,M06〔切割頭降低定位〕編程,在M06和M07指令之間的全部路徑被視為一個切割單元 ,全部參數(shù)的轉(zhuǎn)變只有執(zhí)行 指令之后才有效,飛行穿孔技術(shù)僅用于較薄材料 .Modulation:調(diào)制在減速(轉(zhuǎn)彎,圓角和初始切割時的剎車減速)狀況下調(diào)整激光功率,用額定速率的百分比表示閥直速率 ,當速率低于此值時,激光功率呈線性下降.Laserpowercutting:功率在一般運行模式下，激光以最高速率切割時功率,用額定功率百分比表示Dwelltime:延時時間僅在dwell功能有效時才有效,在轉(zhuǎn)角處進給長度為0,這使溶化材料被吹氣除掉,光束不再偏離,盡可能選擇短的延時時間,避開角部熱現(xiàn)象Dynamicfactor:V=900xDfxV(RXAS)V最大動態(tài)速率Df動態(tài)因子R半徑S擬合偏差掌握系統(tǒng)計算最高曲線給進速率該值與正常切割速度比較較小的設為當前切割