激光切割加工機(jī)是用聚焦鏡將激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同時(shí)用于激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而形成一定形狀的切縫。激光數(shù)控切割機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速,應(yīng)用日益廣泛,是一種先進(jìn)加工方法，尤其適合切割鋼板。
從生產(chǎn)工藝來(lái)看，激光切割加工機(jī)是加工鈑金零件方面大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的先進(jìn)裝備，具有加工零件的精度高、加工周期短，以及加工中無(wú)需傳統(tǒng)沖壓模具更換就可以加工任意復(fù)雜零件等優(yōu)點(diǎn)，從而被越來(lái)越多的開(kāi)關(guān)設(shè)備制造企業(yè)采用。
本文將主要就激光數(shù)控切割機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)平面材料切割過(guò)程中的相關(guān)工藝問(wèn)題予以簡(jiǎn)要說(shuō)明。
一、激光切割加工機(jī)加工時(shí)穿刺點(diǎn)的選擇
激光切割加工時(shí)激光束的工作原理是：在加工過(guò)程中，材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一個(gè)凹坑, 然后由與激光束同軸的工作氣流很快將熔融材料去除形成一個(gè)孔。此孔類似于線切割的穿線孔，激光束以此孔為加工啟始點(diǎn)進(jìn)行輪廓切割，通常情況下飛行光路激光束的走線方向和被加工零件切割輪廓的切線方向垂直。
因此，激光束在開(kāi)始穿透鋼板時(shí)到進(jìn)入零件輪廓切割的這一段時(shí)間，其切割速度在矢量方向上將有一個(gè)很大的改變，即矢量方向的90°旋轉(zhuǎn)，由垂直于切割輪廓的切線方向轉(zhuǎn)為與切割輪廓的切線重合，即與輪廓切線的夾角為0°。這樣就會(huì)在被加工材料的切割斷面上流下比較粗糙的切割面，這主要是在短時(shí)間內(nèi)，激光束在移動(dòng)中的矢量方向變化很快所至。因此在采用激光切割加工零件時(shí)就要注意這方面的情況。一般，在設(shè)計(jì)零件對(duì)表面切割斷口沒(méi)有粗糙度要求時(shí)，可以在激光切割編程時(shí)不做手動(dòng)處理，讓控制軟件自動(dòng)產(chǎn)生穿刺點(diǎn);但是，當(dāng)設(shè)計(jì)對(duì)所要加工的零件切割斷面有較高粗糙度要求時(shí)，就要注意到這個(gè)問(wèn)題，通常需要在編激光切割程序時(shí)對(duì)激光束的啟始位置做手動(dòng)調(diào)整，即人工對(duì)于穿刺點(diǎn)的控制。需要把激光程序原來(lái)產(chǎn)生的穿刺點(diǎn)移到需要的合理位置，以達(dá)對(duì)加工零件表面精度的要求。
二、激光切割加工機(jī)加工不銹鋼和敷鋁鋅板毛刺分析
以上情況的出現(xiàn)，首先考慮切割低碳鋼時(shí)出現(xiàn)毛刺的因素，但不可簡(jiǎn)單地加快切割速度，因?yàn)樵黾铀俣扔袝r(shí)會(huì)出現(xiàn)板材切割不穿的情況，此種情況在加工敷鋁鋅板時(shí)尤為突出。這時(shí)應(yīng)綜合考慮機(jī)床的其他因素加以解決，如噴嘴是否要更換，導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定等。
三、激光切割加工機(jī)切割加工小孔(直徑小與板厚)變形情況的分析
這是因?yàn)闄C(jī)床(只針對(duì)大功率激光切割機(jī))在加工小孔時(shí)不是采取爆破穿孔的方式，而是用脈沖穿孔(軟穿刺)的方式，這使得激光能量在一個(gè)很小的區(qū)域過(guò)于集中，將非加工區(qū)域也燒焦，造成孔的變形，影響加工質(zhì)量。這時(shí)我們應(yīng)在加工程序中將脈沖穿孔(軟穿刺)方式改為爆破穿孔(普通穿刺)方式，加以解決。而對(duì)于較小功率的激光切割機(jī)則恰好相反，在小孔加工時(shí)應(yīng)采取脈沖穿孔的方式才能取得較好的表面光潔度。
四、激光切割加工機(jī)切割穿孔技術(shù)
任何一種熱切割技術(shù),除少數(shù)情況可以從板邊緣開(kāi)始外,一般都必須在板上穿一個(gè)小孔。之前在激光沖壓復(fù)合機(jī)上是用沖頭先沖出一個(gè)孔,然后再用激光從小孔處開(kāi)始進(jìn)行切割。對(duì)于沒(méi)有沖壓裝置的激光切割機(jī)有兩種穿孔的基本方法：
爆破穿孔——材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一個(gè)凹坑,然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一個(gè)孔。一般孔的大小與板厚有關(guān),爆破穿孔平均直徑為板厚的一半,因此對(duì)較厚的板爆破穿孔孔徑較大,且不圓,不宜在加工精度要求較高的零件上使用,只能用于廢料上。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時(shí)相同,飛濺較大。
脈沖穿孔——采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮?dú)庾鳛檩o助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴(kuò)展,氣體壓力較切割時(shí)的氧氣壓力小。每個(gè)脈沖激光只產(chǎn)生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時(shí)間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成,立即將輔助氣體換成氧氣進(jìn)行切割。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質(zhì)量?jī)?yōu)于爆破穿孔。為此所使用的激光器不但應(yīng)具有較高的輸出功率;更重要的是光束的時(shí)間和空間特性,因此一般橫流CO2激光器不能適應(yīng)激光切割的要求。此外脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時(shí)間的控制。
在采用脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質(zhì)量的切口,從工件靜止時(shí)的脈沖穿孔到工件等速連續(xù)切割的過(guò)渡技術(shù)應(yīng)加以重視。從理論上講通?？筛淖兗铀俣蔚那懈顥l件,如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等,但實(shí)際上由于時(shí)間太短改變以上條件的可能性不大。在工業(yè)生產(chǎn)中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現(xiàn)實(shí),具體方法是改變脈沖寬度;改變脈沖頻率;同時(shí)改變脈沖寬度和頻率。實(shí)際結(jié)果表明,第3種效果最好。
五、激光切割加工機(jī)低碳鋼時(shí)，工件出現(xiàn)毛刺的解決方法
根據(jù)CO2激光切割的工作和設(shè)計(jì)原理，分析得出以下幾點(diǎn)原因是造成加工件產(chǎn)生毛刺的主要原因：激光焦點(diǎn)的上下位置不正確，需要做焦點(diǎn)位置測(cè)試，根據(jù)焦點(diǎn)的偏移量進(jìn)行調(diào)整;激光的輸出功率不夠，需要檢查激光發(fā)生器的工作是否正常，如果正常，則觀察激光控制按鈕的輸出數(shù)值是否正確，加以調(diào)整;切割的線速度太慢，需要在操作控制時(shí)加大線速度;切割氣體的純度不夠，需要提供高質(zhì)量的切割工作氣體;激光焦點(diǎn)偏移，需要做焦點(diǎn)位置測(cè)試，根據(jù)焦點(diǎn)的偏移量進(jìn)行調(diào)整;機(jī)床運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)出現(xiàn)的不穩(wěn)定性，此時(shí)需要關(guān)機(jī)重新啟動(dòng)。
六、激光切割加工機(jī)未完全切割透狀態(tài)的分析
分析后可以發(fā)現(xiàn)下面的幾種情況是產(chǎn)生加工不穩(wěn)定的主要情況：激光頭噴嘴的選擇與加工板厚不匹配;激光切割線速度過(guò)快，需要操作控制減小線速度;另外，還需要特別注意的是，在L3030激光切割機(jī)切割5mm以上碳素鋼板時(shí)需要更換7.5″焦距的激光鏡片。
七、激光切割加工機(jī)切割低碳鋼時(shí)出現(xiàn)非正?；鸹ǖ慕鉀Q方法
這種情況會(huì)影響零件的切割斷面光潔度加工質(zhì)量。此時(shí)在其他參數(shù)都正常的情況下，應(yīng)考慮以下情況：激光頭噴嘴NOZZEL的損耗，應(yīng)及時(shí)更換噴嘴。在無(wú)新噴嘴更換的情況下，應(yīng)加大切割工作氣體壓力;噴嘴與激光頭連接處螺紋松動(dòng)。此時(shí)應(yīng)立即暫停切割，檢查激光頭連接狀態(tài)，重新上好螺紋
