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(lèi)似于線(xiàn)切割的穿線(xiàn)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(xiàn)方向和被加工零件切割輪廓的切線(xiàn)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(xiàn)方向轉(zhuǎn)為與切割輪廓的切線(xiàn)重合，即與輪廓切線(xiàn)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(lèi)、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(xiàn)速度太慢，需要在操作控制時(shí)加大線(xiàn)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(xiàn)速度過(guò)快，需要操作控制減小線(xiàn)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)非正常火花的解決方法
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.
