光纖激光切割機特殊工藝設定（dìng）對（duì）切（qiē）割質（zhì）量的影響-特種加工機床網-數控機床市場網

您現在的位置：特種加工（gōng）機床網> 技術前（qián）沿>光纖激光切割機特殊工藝設定對切割質量的影響

光纖激光切割機特殊工藝設定對切割質量的影響

2017-7-27 來源：江蘇揚力數控機（jī）床有限公司作者：田（tián）輝，李妮，翟東升

摘要：通過對激光切割機切割（gē）質量的大量試驗研究，從激光切割（gē）加工特殊工藝（yì）要求來分（fèn）析穿孔技術、引線設置和（hé）拐（guǎi）角設置等特殊工藝設定對切割質量（liàng）和加（jiā）工效率（lǜ）的影響。

關鍵詞：激（jī）光切割機；特殊工藝；切（qiē）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（cǎi）用激光切割（gē）工藝可節約昂貴的模具費用，縮短（duǎn）加工周期，對新產品開發、單件小批量生產（chǎn）和（hé）多品種輪番生產（chǎn）有著明顯的優勢（shì）。本文基於在切割應用方麵的使用經驗，介紹影響切割質量（liàng）的主要因（yīn）素之外的穿孔技術（shù）、引線設（shè）置和拐角設置三方麵工藝參數對切割質量的影（yǐng）響（xiǎng）。

1.穿（chuān）孔（kǒng）技術

任何一種熱（rè）切（qiē）割技術（如激光加工（gōng）、等離子加工、火焰（yàn）切割等），除少數情況可以從板材邊緣開（kāi）始外，一般都必須在金屬板材上預穿（chuān）一小孔，然後進行後續加工。穿孔（kǒng）質量的好壞直接影響到切割（gē）輪廓的質量，特別是輪廓尺（chǐ）寸接近板材厚度（dù）的小輪廓；其次，穿孔時間長短也直接影響到切割加工（gōng）的生產效率，所以穿孔技（jì）術是激光切割加工的關鍵（jiàn）技術。常見的穿孔方式有以下三種。

1.1 爆破穿孔

如圖 1 所示，爆破穿孔又稱為直接穿孔（CW 方（fāng）式（shì）），利用激光光束的（de）連續（xù）性的工作原理，在加工材料的表麵的某個地方，形成一個凹坑，然後根據激光束以及同軸的輔助氣（qì）體的加入，形成一個孔型，再（zài）根據設（shè）備以及材料的對位差（chà），形成穿孔縫隙（xì），最（zuì）終完成整個爆破穿孔過程。

此穿孔過程中產生縫隙的大小跟板材的厚度成正比。加（jiā）工（gōng）材料越厚，其穿孔的縫隙就越寬，造成的材料浪費越（yuè）大。爆破穿（chuān）孔的優點是（shì）可以大幅度提高穿孔時（shí）間，從而提高（gāo）生產效率，缺點是在穿孔時，會發生大量熔融（róng）金屬向上（shàng）噴的現象，容易（yì）汙染光纖激光切割（gē）頭中的保護鏡片，同時厚板切割加工小孔（直徑＜板厚）時，由於穿出來的孔的（de）直徑可能會超過所需（xū）要切割輪廓的直（zhí）徑，會導（dǎo）致產品報（bào）廢。

1.2 脈衝穿孔

脈衝穿孔采用的是激光束中最強大的高峰值的脈衝激光進行穿孔，脈衝激光束的功率可以達到額（é）定功率的 2.5 倍左右，能夠（gòu）使（shǐ）加工材料熔化甚至（zhì）汽化。脈衝激光（guāng）利用（yòng）的是逐步深（shēn）入的工作原理，對於厚型材料的加工，不影響切割（gē）效果（guǒ），隻是切割速度變慢，因此在加工質量方麵，要高於爆破穿孔（kǒng），如圖 2 所示（shì）。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。

從理論（lùn）上講，通常可以改變穿孔的條件有焦距、噴嘴（zuǐ）位置（zhì）、氣體壓力等，但實際上（shàng）由於時間太短，改變以上（shàng）的可能性不大。在實際生產中（zhōng）主要采（cǎi）用改變激光平均功率的方法實現。具體方法有以下三種①改（gǎi）變（biàn）脈衝占空比；②改變脈衝頻率；③同（tóng）時改變脈衝（chōng）占空比和頻率。實際（jì）結果表明，第③種效果最好，穿孔質（zhì）量比較高而且穩定。

表 1 是揚力 ML-3015F（IPG 2000W）碳鋼 12mm脈衝穿（chuān）孔（kǒng）工藝數據（三階穿（chuān）孔（kǒng）工藝）。

表 1脈衝穿孔工藝數據表

1.3 變焦穿（chuān）孔

變焦穿孔的原理是切割（gē）頭上方安裝變曲率半徑鏡片（VRM），在穿孔過程中適時改變鏡片的曲率（lǜ）半徑從而改變焦點（diǎn）的相對（duì）位置，達到節省穿孔時間、提高穿孔效率（lǜ）和穩定性的目的。大量的穿孔試驗數據表明，該穿孔方式比上（shàng）述兩種方式效率可提高 20%以上。其（qí）缺點是由於頻繁改變曲率半（bàn）徑大小，鏡片長（zhǎng）時間使用容易損壞（huài），鏡片的製造成本（běn）也比較（jiào）高，目前沒有能夠（gòu）得到（dào）大批量應用。綜上所述，激光切（qiē）割（gē）加工穿孔工藝無非采（cǎi）用上述一種或多種的組合，需根據（jù）實際情況進行選擇。考慮到熱效應對切割加工的影響，有時還需要采用預穿（chuān）孔技術或者間隔穿孔技術來切割產品，以便加工出優（yōu）質的產品。

2.引線設（shè）置

在（zài）正（zhèng）常切割過程中，通常采用 CW 模式進行（háng）穿孔。該類型穿孔時間短（duǎn），但正如以（yǐ）上所述，該方式會產生（shēng）一個比脈衝穿孔（kǒng）更大的孔。因此，起切穿孔的位置通常選在輪廓的（de）外邊（biān）。穿（chuān）孔和（hé）實際輪廓之間（jiān）的（de）切割線稱之（zhī）為引入線，結束時出來的那部（bù）分切割線（xiàn）稱之為引出線。引入/引出線的設置（zhì）對（duì）切割（gē）加工質量也至關重（chóng）要，引線設置主要分為引線長度和引線類型兩方麵。

2.1 引線（xiàn）長度

由於穿孔過程（chéng）中會產生大量（liàng）的熱量，在切割實際輪廓之前盡可能將熱量散發掉是非常關鍵的（de），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（shì）驗表明（míng）引線長度取決於板材厚度和孔的直徑，表 2 為 ML-3015F 機型的參考數據表。

2.2 引線類型

激光切割加工為熱加工類型，切割過程（chéng）中功率（lǜ）大小、輔助氣體氣流的穩定（dìng）性、噴嘴的新舊程度甚至機床本（běn）身的運動性能均會影響切割加（jiā）工（gōng）質量和切割精度，從（cóng）理論上分析任何方式的引入（rù）均能夠（gòu）滿足切割要求，為了彌（mí）補上述因（yīn）素對切割的影響，自（zì）動編（biān）程軟（ruǎn）件中可以設置多種引線類型來避免切割缺陷。引線類型有直線、圓弧、直（zhí）線+圓弧、徒手直線等，同（tóng）時還能（néng）夠對單獨的直線和圓弧進行任意角度設置。常用的引線類型如圖 3 所示。

3 拐角設置

在（zài）切割碳鋼板材時，由於機床運動軸在拐角（jiǎo）處（chù）的加減速和輔助氣體氣流的影響，會導致直角處（chù）出現不同程（chéng）度的燒傷（shāng）；在切割不鏽鋼（gāng）板材時，若不進（jìn）行處理（lǐ），會出（chū）現拐（guǎi）角處有比較大的切（qiē）割毛刺現象。為此，需要對切割路徑進行優化，采取倒角或者拐角設定的方（fāng）式來避免燒傷和毛刺。對拐角設定倒角半徑除了可減少（shǎo）毛刺產生（shēng）外（wài），還使軸移（yí）動（dòng）的動態性能更好，同時熱影響（xiǎng）區減少。最優倒角半徑 R=板（bǎn）材厚度/10，但不（bú）小於（yú） 1mm。對於用戶（hù）工件有特殊要求的（de）情形，不允（yǔn）許在拐角處進行圓角處理，此時需要采用如圖 4 所示（shì）的拐角設置（繞角處理）方式達到最理想的切割效果。

4.小結

激光切（qiē）割加工是一種非常複雜的加工工藝，有多種因素影響切割質量和加工效率。本文隻（zhī）針對在（zài）實際切割加工中常用的穿孔方式、引線設置和拐角處理等方麵設定來分析影響切割質量的因（yīn）素。大量的切割加工表明（míng），處理好以上設定，對切割質（zhì）量的提高有很大的幫助作用。

投稿（gǎo）箱：
如果您有機床（chuáng）行業、企業（yè）相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部（bù），郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多（duō）相關信（xìn）息

名（míng）企推薦

業界視點

| 更多

行業數據

| 更多

博（bó）文選萃

| 更多