摘要：通過對激光切割機切割質量的大量試驗研究，從激光切割加工特殊工藝要求來分析穿孔技術、引（yǐn）線設（shè）置和（hé）拐角設置等特殊工藝設定對切割質量和加工效率的影（yǐng）響。
   
       關鍵詞：激光（guāng）切割機；特殊工藝；切割質量；脈衝穿孔；引線設置；拐角設置

       就金屬板（bǎn）材加工而言，采用激光切割（gē）工藝可節約昂貴的模具費用，縮短加工周期，對新產品開發、單（dān）件小批量生產和多品種（zhǒng）輪番生產有著明顯的優（yōu）勢。本文（wén）基於在切割（gē）應用方麵的使（shǐ）用經驗，介紹影響切割質量的主要因素之（zhī）外的穿孑L技術、引線（xiàn）設置和拐角設置三方麵工藝參數對切割質量的影響。
 
      1 、穿孔技術
   
      任何（hé）一種熱切割技術(如激（jī）光加（jiā）工、等（děng）離子加（jiā）工、火焰切（qiē）割等)，除少數情況可以從板材（cái）邊緣開始外，一般都必須在金屬板材上預穿一小孔，然後進行（háng）後續加（jiā）工。穿孔質量的好壞直接（jiē）影響（xiǎng）到切割輪廓（kuò）的質量，特別是輪廓尺（chǐ）寸接近板材厚度的小輪廓；其次（cì），穿孑L時間長短也直接影響到切（qiē）割加工的生產效率，所以穿孔（kǒng）技術（shù）是激光切割加（jiā）工（gōng）的關（guān）鍵技術。常（cháng）見的穿孔方式有以下（xià）三種。

      1．1爆破（pò）穿（chuān）孔（kǒng）
 
      如圖1所示，爆破穿孔又稱為直接穿（chuān）孔(CW方式)，利用激光光束的連續性（xìng）的工作原理，在加（jiā）工材料的表麵的某個地方，形成一個凹坑（kēng），然後根據激光束以及同軸的輔助氣體的加入，形（xíng）成一個（gè）孑L型，再根據設備以及材料的對位差，形（xíng）成（chéng）穿孔縫隙，最終完成整個爆破（pò）穿孑L過程。
  
     
  
      此穿孔過程（chéng）中產生縫隙的大小跟板材的厚度（dù）成正比。加工材料越厚，其穿孔的縫隙就越寬，造成的材料浪費越大。爆破穿孔（kǒng）的優點是可以大幅度提高（gāo）穿孑L時（shí）間，從（cóng）而提高生產效率，缺點是在穿孔時，會發生（shēng）大量熔融金（jīn）屬向上（shàng）噴（pēn）的現象，容（róng）易汙染光纖激光切（qiē）割頭（tóu）中的保護鏡片，同時厚板切割加工小孔(直徑<板厚（hòu）)時，由（yóu）於穿出來的（de）孑L的直徑可（kě）能會超過所需要切割輪廓的直（zhí）徑，會（huì）導致（zhì）產品報廢。
 
      1．2脈衝穿孔
 
      脈衝穿孔采用的是激光束中最強大的（de）高峰值的脈（mò）衝激光進行穿孔，脈衝激光束的功（gōng）率（lǜ）可以達到額（é）定功率的2．5倍左右，能夠使加工材料熔化甚至汽化。脈衝（chōng）激光利用的是逐步深入的工作原理，對於厚型材料的加工，不影（yǐng）響切割（gē）效果，隻是切割速度變慢，因此在加工（gōng）質量方麵（miàn），要高（gāo）於爆破穿孔，如圖2所（suǒ）示。當碳鋼材料的板厚在10mm以上時，使用脈衝
穿孔則加工時間會急劇增加。從理（lǐ）論上講，通常（cháng）可以改變穿（chuān）孔的條件（jiàn）有焦距、噴嘴位置、氣（qì）體壓力等，但實際上由於時間 太（tài）短，改變以上的可能性不大。在實際生產中主要采（cǎi）
用改變激（jī）光平均（jun1）功率的（de）方法實現。具體方法有以下三種：①改變脈衝占空比；②改變脈衝（chōng）頻率；③同時改變（biàn）脈衝占空比和頻率。實際結果表明，第③種效果最好，穿（chuān）孔質量比（bǐ）較高而且（qiě）穩定。
 

  
      表l是揚力ML．3015F(IPG 2000W)碳鋼12mm脈衝穿孔工藝數據(三階穿孔工藝)。
 

                                      表l 脈衝（chōng）穿孔工藝（yì）數據表（biǎo）

     
  
   
     1．3變焦（jiāo）穿孔
 
     變焦（jiāo）穿孔的原理是切割頭上方安裝變曲（qǔ）率半徑鏡片(VRM)，在穿孔過程中適時改（gǎi）變鏡片的曲率半徑從而改（gǎi）變焦點的相（xiàng）對位置，達到節省穿（chuān）孔時間、提（tí）高穿（chuān）孔效率和穩定性的目的。大量的穿孔試驗（yàn）數據表明，該穿孑L方式比上述兩種方式效率可提（tí）高20％以上。其缺點是由於頻繁改變曲率半（bàn）徑大小，鏡片（piàn）長時（shí）間使用容（róng）易損壞，鏡片的（de）製（zhì）造成本也比較高，目前沒有能夠得到大批量應用。
 
      綜上所述，激光切割加工（gōng）穿孔工藝（yì）無非采用上述一種或多（duō）種的組合，需根據實際情況進行（háng）選擇。考慮（lǜ）到熱效應對切（qiē）割加工的影響，有（yǒu）時還需要采用預穿孔技術或者間隔穿孔技術來切割產（chǎn）品，以便（biàn）加工出優質的（de）產品。
 
      2、 引線設置

      在正常切割過程中，通常采用Cw模式進行穿孑L。該類型穿（chuān）孔（kǒng）時間短，但正如（rú）以上所（suǒ）述（shù），該方式會產生（shēng）一個比脈衝穿孔更大的孔。因此，起切穿孔的位置通常選在輪（lún）廓的外（wài）邊。穿孔和實際輪廓之間的切割線稱之為引（yǐn）入線，結束時出來的（de）那部分切割（gē）線稱（chēng）之為引出（chū）線。引～引（yǐn）出線的設（shè）置對切割加工質量也至關重要（yào），引線設置主要分為（wéi）引線長度和引線類型兩方麵。
 
      2．1引（yǐn）線長度（dù）
   
      由於穿孑L過程中會產（chǎn）生大量的熱（rè）量，在切割實際（jì）輪廓之前盡可能將（jiāng）熱量散發掉是非常關鍵的，特別在切割小的內輪廓時尤為重要，處理不當會導致無法切割。試驗表明引線長度取決於板材厚度和孔的（de）直徑，表2為ML-3015F機（jī）型的參考數據表。
 
     2．2引線類型
       
                          表2 ML一3015F型引（yǐn）線長度數（shù）據（jù）表

  
      激光切割加工為熱加工類型，切割過程中功率大小、輔助氣體氣流的穩定性、噴嘴的新舊程度甚至機床本身的運動性能均會（huì）影響（xiǎng）切割加工質量和切割精度，從理（lǐ）論上分析任何方式的（de）引入均能夠滿足切割要求，為了（le）彌補上述因（yīn）素對切割的（de）影響，自動編（biān）程軟件中可以設置多種引（yǐn）線類型來（lái）避免切割缺陷（xiàn）。引線類型有直線、圓弧、直線+圓弧、徒手直線等，同時還（hái）能夠對單獨的直（zhí）線（xiàn）和（hé）圓弧進行任意角度設置。常用（yòng）的引線類型如圖3所示（shì）。
    
     
     
      3、 拐（guǎi）角設置
 
      在切割碳鋼板材時（shí），由於機床（chuáng）運（yùn）動軸在拐角處的加減速（sù）和輔助氣體氣流的影響，會導致直角處出（chū）現不同程度的燒傷；在切割不鏽鋼板材時，若不進行處理，會出現拐角處有比（bǐ）較大（dà）的切割毛刺現象。為（wéi）此（cǐ），需要對切割路徑進行優化，采取倒角或者拐角（jiǎo）設定的方式來（lái）避（bì）免燒傷和（hé）毛刺。
  
    
  
     對拐角設定倒角半徑除了可減少（shǎo）毛刺（cì）產生外，還使軸移動（dòng）的動態性能更好，同時熱影響區減少。最（zuì）優倒角半徑R=板材厚度，10，但不（bú）小於1mm。對於用戶工件有特殊要求的情（qíng）形，不允許在拐角處進行（háng）圓角處理，此時需要采用如（rú）圖4所示的拐角設置(繞角處理)方式達到最理想的（de）切割效果。
   
     4 、小結
   
     激光（guāng）切割加工是一種非常複雜的加（jiā）工工藝，有多種因素影響切割（gē）質量和加工效率。本文隻針對在實際切割加工中常用的穿孔方式、引（yǐn）線（xiàn）設置和拐角處理等（děng）方麵設定來分析影響切（qiē）割質量的因素。大（dà）量的切（qiē）割加工表明，處理好以上設定，對切割質量的提高有很大的幫助作用。