激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀,具有精度高,切割快速,不局限于切割图案限制,自动排版节省材料,切口平滑,加工成本低等特点,将逐渐改进或取代于传统的金属切割工艺设备。激光刀头的机械部分与工件无接触,在工作中不会对工件表面造成划伤;激光切割速度快,切口光滑平整,一般无需后续加工;实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。切割热影响区小,板材变形小,切缝窄(0.1mm~0.3mm);切口没有机械应力,无剪切毛刺;加工精度高,重复性好,不损伤材料表面;数控编程,可加工任意的平面图,可以对幅面很大的整板切割,无需开模具,经济省时。
激光切割机在切割过程中,光束经切割部件的透镜聚焦成一个很小的焦点,使焦点处达到高的功率密度,其中切割部件固定在z轴上。这时,光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分热量,材料很快被加热到熔化与汽化温度,与此同时,一股高速气流从同轴或非同轴侧将熔化及汽化了的材料吹出,形成材料切割的孔洞。研究机架的结构、参数对机架的静、动态刚度以及热稳定性的影响,并为机架设计提供理论的根据。随着焦点与材料的相对运动,使孔洞形成连续的宽度很窄的切缝,完成材料的切割。
喷嘴设计及气流控制技术: 激光切割钢材时,氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处,从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大,速度要高,以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应;同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法:脉冲穿孔:(Pulsedrilling)采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。因此,除光束的质量及其控制直接影响切割质量外,喷嘴的设计及气流的控制(如喷嘴压力、工件在气流中的位置等)也是十分重要的因素。
数控切割机床由三部分组成,即工作台(一般为精密机床)、光束传输系统(有时称外光路,即激光器发出的光束到达工件前整个光程内光束的传输光学、机械构件)和微机数控系统。按切割柜与工 作台相对移动的方式,可分为以下三种类型:
(1)在切割过程中,光束(由割炬射出)与工作台都移动,一般光束沿Y向移,工作台在X向移。
(2)在切割过程中,只有光束(割炬)移动,工作台不移动。
(3)在切割过程中,只有工作台移动,而光束(割炬)则固定不动。
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