关键技术一

CO2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都直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度较高或厚度较大的零件，必须掌握和解决以下几项关键技术：

焦点位置控制技术

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。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，焦点光斑直径就越小。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激光切割工业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞（127~190mm）的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm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十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素，原则上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。

在工业生产中确定焦点位置的简便方法有三种：⑴打印法：使切割1头从上往下运动，在塑料板上进行激光束打印，打印直径最1小处为焦点。⑵斜板法：用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动，寻找激光束的最1小处为焦点。⑶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1头从上往下运动，直至蓝色火花最1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：

⑴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。

⑵在切割1头上增加一独立的移动透镜的下轴，它与控制喷嘴到材料表面距离（stand off）的Z轴是两个相互独立的部分。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。

⑶控制聚焦镜（一般为金属反射聚焦系统）的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时，自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。

⑷飞行光路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短；反之当切割近端光程减小时，使补偿光路增加，以保持光程长度一致。

如何来评价激光切割机加工质量的好坏

现代社会，激光的使用越来越普遍，给现代生活带来了翻天覆地的改变。激光切割的质量评价，国际上至今还没有一个统一的标准。至今我国也尚无有关激光切割质量的标准，以EU为主提供的有关ISO9000系列质量保证方法，对激光切割标准和标准试样规定等进行了研究，其内容包括：切割质量等级划分、设定样品和加工样品的标准、光学系统、价格样品的机种及光束特性等。

很多人在求购激光切割机或者二手激光切割机时，不知如何判断激光切割机加工质量。特别是二手激光切割机求购者在选择激光设备的时候，往往比较盲目，有时会忽略比较重要的质量标准。

对于激光切割加工而言，评价其加工质量主要包括以下几个原则：

1、切割光滑、无条纹、没有脆性断裂。

金属激光切割机高速切割厚板时，熔融金属不会出现于垂直激光束下方的切口里，反而会在激光束偏后处喷出来。结果，弯曲的纹路在切割边缘形成了，纹路紧紧跟随移动的激光束，为了修正这个问题，在切割加工结尾时降低进给速率，可以大大消除纹路的行成。

2、切缝宽度窄，这主要与激光束光斑直径大小有关。

金属激光切割机切口宽度一般来说不影响切割质量，仅仅在部件内部形成特别精密的轮廓时，切割宽度才有重要影响，这是因为切割宽度决定了轮廓的最1小内经，当板材厚度增加时，切割宽度也随之增加。所以想要保证同等高精度，不管切口宽度多大，工件在激光切割机的加工区域应该是恒定的。

3、切缝垂直度好，热影响区小。

一般情况下，金属激光切割机主要集中在5MM以下材料的加工处理上，其断面垂直度可能不是最为主要的评估因素，但对于大功率激光切割而言，当加工材料的厚度超过10mm，切割边缘的垂直度非常的重要。远离焦点时，激光束变得发散，根据焦点的位置，切割朝着顶部或者底部变宽。切割边缘偏离垂直线百分之几毫米，边缘越垂直，切割质量越高。

4、没有材料燃烧，没有熔化层形成，没有大的熔渣。

金属激光数控切割机的挂渣主要体现为沉积和断面毛刺上，其中材料沉积是因为激光切割在开始熔化穿孔前先在工件表面碰上一层含油的特殊液体。气化且各种，材料不用客户用风吹除切口，但是向上或向下排出也会在表面形成沉积。而毛刺的形成时决定激光切割质量的一个非常重要的影响因素，因为毛刺的去除需要额外的工作量，所以毛刺量的严重和多少是能直观判断切割的质量。

5、切口表面粗糙镀，表面粗糙度的大小是衡量激光切割表面质量的关键。

激光切割技术在钣金加工的应用优势

首先，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。其次，激光几乎可以切割所有材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割。最后，激光加工不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形。

因此，具有高1效、高能量及高柔软性的激光切割技术，无论是从精度、速度还是效率方面说，都是钣金加工行业不二的选择。一些传统难切割或者切割质量不高的板材，遇到激光切割后，难题可谓迎刃而解，特别是一些碳钢板的加工，激光切割更是有着不可撼动的地位。

可见，金属激光技术改变了传统的钣金加工“游戏规则”，也改变了我们对于产品制造的思维方式。