激光切割工艺.ppt

2、激光切割机的主要组成：
（1）激光器
按工作物质的种类可分为固体激光器、气 体激光器、液体激光器和半导体激光器四 大类。由于He-Ne(氦—氖)气体激光器所产 生的激光不仅容易控制，而且方向性、单 色性及相干性都比较好，因而在机械制造 的精密测量中被广泛采用。而在激光加工 中则要求输出功率与能量大，目前多采用 二氧化碳气体激光器及红宝石、钕玻璃、
By Jin 3015数控切割机的主要技术参数： （1）切割区域：3048 mm x 1524 mm （2）Z 轴行程：70 mm （3）机器精度，根据VDL/DGQ 3441:
±0.1mm/m （4）重复精度： ±0.05mm （5）X、Y 轴最大定位速度：100 m/min （6） X、Y 轴最大联动定位速度：141m/min （7）最大轴向加速度：8m/S2
激光穿孔技术 :任何一种热切割技术，除少数情况 可以从板边缘开始外，一般都需在板上穿一小孔。 激光切割机有2种穿孔的基本方法：爆破穿孔法和 脉冲穿孔法。
（3）冷却系统 （4）供气系统
气源：瓶装气、压缩空气（空气压缩机、冷 干机） 过滤装置 管路
（5）电源
三相电压稳定度±5% 电源不平衡度2.5%
（6）控制系统
导光聚焦系统 根据被加工工件的性能要求，光束经放大、整
形、聚焦后作用于加工部位，这种从激光器输出窗 口到被加工工件之间的装置称为导光聚焦系统。
二、激光切割方法
2.1 激光熔化切割
在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气 流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生 在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。
激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材 料离开割缝，而气体本身不参于切割。
——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随 着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反 比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数 就是割缝处的气压和材料的热传导率。
——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到 无氧化切口。
——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢 材料来说，在104W/cm2～105 割与激光熔化切割的不同之处在于
使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金 属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加 热。由于此效应，对于相同厚度的结构钢，采用该 方法可得到的切割速率比熔化切割要高。 另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质 量更差。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。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好 的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激 光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一 定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热 传导率。
2.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气
化，此情况下需要非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚
度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而 只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。 该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 ——在板材厚度一定的情况下，最大切割速度反比 于材料的气化温度。 ——所需激光功率密度要大于108W/cm2，并且取 决于材料、切割深度和光束焦点位置。 ——在板材厚度一定的情况下，假设有足够的激光 功率，最大切割速度受到气体射流速度的限制。
(4) 加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械 加工变形。
(5) 无需加工工具和特殊环境，便于自动控制连续 加工，加工效率高，加工变形和热变形小。
激光切割技术
激光切割的几项关键技术是光、机、电一体化 的综合技术。激光束的参数、机器与数控系统的性 能和精度直接影响切割的效率和质量。
焦点位置控制技术：激光切割的优点之一是光束的 能量密度高，一般10W/cm2 ,一般大功率CO2 激光 切割工业应用中广泛采用（127-190mm）的焦距。 实际焦点光斑直径在0.1-0.4mm之间。
YAG(掺钕钇铝石榴石)等固体激光器。
（2）主机 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。
（8）最大切割速度：50m/min （9）机器自重:约12,000kg （10）颜色标准：NCS S 0585-Y80R；
NCS S 7020-R60B （11）工作台最大承重：750kg
（3000X1500X20mm） （12）交换切割台交换时间：约35秒 机床精度VDL/DGQ3441测量长度1m。切割 精度与板材厚度和质量有关。
激光加工系统 激光加工系统主要包括床身、能够在三维坐标
范围内移动的工作台及机电控制系统等。随着电子 技术的发展，许多激光加工系统已采用计算机来控 制工作台的移动，实现激光加工的连续工作。
3、加工原理：
將数字信息送入专用的或通用的计算机, 计算机对输入的信息进行处理和运算,发出 各种指令來控制机床的伺服系統或其它执行 元件,使机床自动加工出所需要的工件或产 品.
激光切割示意图
1
2
3
4
5
6
1—激光器；2—激光束； 3—全反射棱镜；4—聚焦
5—工件；6—工作台
激光切割的特点
(1) 几乎对所有的金属和非金属材料都可以进行激 光加工。
(2) 激光能聚焦成极小的光斑，可进行微细和精密 加工，如微细窄缝和微型孔的加工。
(3) 可用反射镜将激光束送往远离激光器的隔离室 或其它地点进行加工。
激光工艺培训
一 、激光切割机介绍
1、定义：
(1)主要用于将板材切割成所需形状工件的 激光加工机床。 (2)利用激光束的热能实现切 割的设备， 就是将激光束照射到工件表面时释 放的能量来使工件融化并蒸发，以达到切割和 雕刻的目的，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 传统的切割工艺设备。