金属光纤激光切割机的关键技术_国宏激光科技河北有限公司
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金属光纤激光切割机的关键技术

2020年05月13日
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 金属光纤激光切割机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度都直接影响激光切割的效率和质量。钣金加工, 别是对于切割度较高或厚度较大的零件,须掌握和解决以下几项关键技术:

 焦点位置控制技术:

 金属激光切割机的点之一是光束的能量密度高,一般>10W/cm2。由于能量密度与4/πd2成正比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;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 越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近容易将透镜损坏,因此一般大功率CO2激光切割工业应用 采用5〃~7.5(127190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.10.4mm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 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:用和垂直轴成一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一定差别。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一些专用的装置供用户选用:

 1、平行光管,这是一种常用的方法,即在CO2激光器的输出端加一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一致。

 2、在切割头上增加一立的移动透镜的下轴,它与控制喷嘴到材料表面距离(standoff)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一致。

 

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