激光切割機工藝設計手冊范本

WORD資料可編輯WORD資料可編輯專業(yè)整理分享專業(yè)整理分享第一章激光切割方法激光熔化切割在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去。因為材料的轉(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下，所以該過程被稱作激光熔化切割。激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫，而氣體本身不參于切割。——激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。——最大切割速度隨著激光功率的增加而增加，隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導率?！す馊刍懈顚τ阼F制材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。——產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度，對于鋼材料來說，在? 之間。激光火焰切割激光火焰切割與激光熔化切割的不同之處在于使用氧氣作為切割氣體。借助于氧氣和加熱后的金屬之間的相互作用，產(chǎn)生化學反應使材料進一步加熱。由于此效應，對于相同厚度的結(jié)構(gòu)鋼，采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。另一方面，該方法和熔化切割相比可能切口質(zhì)量更差。實際上它會生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區(qū)和更差的邊緣質(zhì)量。——激光火焰切割在加工精密模型和尖角時是不好的（有燒掉尖角的危險）。可以使用脈沖模式的激光來限制熱影響。——所用的激光功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是氧氣的供應和材料的熱傳導率。激光氣化切割在激光氣化切割過程中，材料在割縫處發(fā)生氣化，此情況下需要非常高的激光功率。為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上，材料的厚度一定不要大大超過激光光束的直徑。該加工因而只適合于應用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實際上只用于鐵基合金很小的使用領(lǐng)域。該加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些沒有熔化狀態(tài)因而不太可能讓材料蒸氣再凝結(jié)的材料。另外，這些材料通常要達到更厚的切口?！诩す鈿饣懈钪?，最優(yōu)光束聚焦取決于材料厚度和光束質(zhì)量?！す夤β屎蜌饣療釋ψ顑?yōu)焦點位置是有一定的影響?！诎宀暮穸纫欢ǖ那闆r下，最大切割速度反比于材料的氣化溫度。——所需的激光功率密度要大于 m并且取決于材料、切割深度和光束焦點位置?！诎宀暮穸纫欢ǖ那闆r下，假設有足夠的激光功率，最大切割速度受到氣體射流速度的限制。第二章加工過程“加工過程”指激光光束、加工氣體和工件之間的相互作用。切割過程該過程發(fā)生的區(qū)域是切割之前。作用在該切割之前的激光必須加熱工件到把材料熔化和氣化所需的溫度。切割平面由一個幾乎垂直的平面組成，該平面被吸收的激光輻射加熱并熔化?！诩す饣鹧媲懈钪?，該熔化區(qū)被進入割縫的氧氣流進一步加熱，達到接近沸點的溫度。產(chǎn)生的氣化把材料移走。同時，借助于加工氣體，液化材料從工件下部排出。——在激光熔化切割中，液化材料隨氣體排出，該氣體也保護割縫以防氧化。連續(xù)的熔化區(qū)沿著切割方向逐漸滑移。因而得到一條連續(xù)割縫。激光切割過程的許多重要活動發(fā)生在該區(qū)域。對這些活動的分析可以得到激光切割的重要信息。這樣，就可以計算切割速度并解釋牽引線特性的形成。材料特性在工件上進行切割活動的結(jié)果可能是整潔的切口，或者相反，邊緣粗糙或過燒。影響切割質(zhì)量最重要的因數(shù)是：—合金成份—材料的微觀結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量—表面粗糙度—表面處理—光束反射—熱傳導率—熔點—熱熔解——氣化溫度合金成份合金成份在一定程度上影響著材料的強度、比重、可焊接性、抗氧化能力和酸性。鐵合金材料中的一些重要元素有：碳、鉻、鎳、鎂和鋅。碳含量越高，材料越難切（臨界值認為是含碳％）。以下型號碳鋼用激光切割效果是很好的：材料的基本微觀結(jié)構(gòu)一般來說，組成材料的顆粒越細，切割邊緣的質(zhì)量越好。表面質(zhì)量和粗糙度如果表面有生銹區(qū)域或氧化層，那么切割的輪廓將不規(guī)則并出現(xiàn)許多破損點。如果要切割波紋板，就選擇最大厚度切割參數(shù)。表面處理最常用的表面處理有鍍鋅、聚焦鍍鋅、涂漆、陽極電鍍或覆蓋分層塑料膠片,——用鋅處理過的板材易于在邊緣出現(xiàn)掛渣。——對于涂漆的板材，切割質(zhì)量依賴于所涂產(chǎn)品成份的組成。如何進行涂漆材料的加工：第一趟選擇一組功率?。ǖ窨蹋┑挠糜趯μ幚肀砻孀黝A燒打標的參數(shù)。第二趟選擇一組用于材料切割的參數(shù)。有分層材料涂層的板材非常適合激光切割。為了使電容式探測無故障工作讓分層涂層得到最優(yōu)粘合，（避免產(chǎn)生浮泡），分層邊必須總是在切割工件的上部。光束反射光束在工件表面如何反射取決于基本材料、表面粗糙度和處理。一些鋁合金、銅、黃銅和不銹鋼板材具有高反射率的特點。切割這些材料時，要特別注意調(diào)節(jié)好焦點位置。熱傳導率焊接時，低熱傳導率的材料，和高熱傳導率的材料相比，需要更小的功率。比如，對于鉻鎳合金鋼，所需的功率要小于結(jié)構(gòu)鋼的，對加工產(chǎn)生的熱的吸收也更少。另一方面，比如銅、鋁和黃銅這些材料散失掉一大部分通過吸收激光產(chǎn)生的熱。因為熱從光束目標點處傳導開了，所以熱影響區(qū)的材料更難熔化了。熱影響區(qū)激光火焰切割和激光熔化切割會導致切割材料邊緣區(qū)域發(fā)生材料變異。關(guān)于熱影響區(qū)域的范圍與基本材料和材料厚度的之間關(guān)系，下表列出了一些參考數(shù)值。材料厚度熱影響區(qū)域碳鋼鋁——當加工低碳鋼或無氧鋼時，熱影響區(qū)的淬火減少了?！獙τ诟咛间摚ū热?），會出現(xiàn)邊緣區(qū)域變硬的現(xiàn)象?！獙τ谟曹堜X合金，熱影響區(qū)甚至會比其余部分稍微軟一些。不同材料的可加工性結(jié)構(gòu)鋼該材料用氧氣切割時會得到較好的結(jié)果。使用 模式激光。當加工非常小的曲線控制系統(tǒng)改變進給速率時，它通過調(diào)節(jié)使激光功率和軸進給速率相適應。當用氧氣作為加工氣體時，切割邊緣會輕微氧化。對于厚度達 的板材，可以用氮氣作為加工氣體進行高壓切割。這種情況下，切割邊緣不會被氧化。復雜輪廓和小孔（直徑小于材料厚度）應該用脈沖模式切割。這樣可以避免切掉尖角?！己吭礁撸懈钸吘壴揭状慊?，拐角越易過燒?！辖鸷扛叩陌宀谋鹊偷母y切割?！趸驀娚疤幚磉^的表面會得到更差的切割質(zhì)量?！宀谋砻娴挠酂釋η懈罱Y(jié)果有負面影響?！穸仍?以上的板材，對激光器使用特殊極板并且在加工中給工件表面涂油可以得到較好的效果。油膜減少熔渣粘到表面并極大地幫助切割。油膜不影響切割活動的效果?！獮榱讼龔埩?，只切割經(jīng)二次處理過的鋼板。沸騰條件下熔化鋼鐵中的不純成份實際上對切割結(jié)果有很大影響?！獮榱饲懈畋砻鏉崈舻慕Y(jié)構(gòu)鋼，須遵循以下提示：W %:首選，激光加工很好%:某些情況下會得到稍微差點的切口%:不適合激光切割，可能會得到更差的或不一致的結(jié)果。斷注意：對于達到 5勺鋼鐵，按照 標準的容許量為W%。該指標對于激光加工來說太不精確了。不銹鋼切割不銹鋼需要：——使用氧氣，在邊緣氧化不要緊的情況下?！褂玫獨庖缘玫綗o氧化無毛刺的邊緣，就不需要再作處理了?！每赡艿玫降母呒す夤β?，同時采用高壓氮氣，比用氧氣可能會得到相當?shù)幕蚋叩那懈钏俣??！獮榱擞玫獨馇?以上的不銹鋼，并且無毛刺，調(diào)節(jié)焦點位置是必要的。重新設焦點位置并降低速度，就可能得到潔凈的切口，當然無法避免小毛刺。——在板材表面涂層油膜會得到更好的穿孔效果，而不降低加工質(zhì)量。對于不銹鋼，請選擇：—氧氣切割：對于 以上的厚板材，降低進給速度，激光采用脈沖模式?！獙τ诖┛缀颓懈畈捎猛瑯拥膰娮旄叨?。鋁鋁及其合金更適宜用連續(xù)模式切割。盡管有高反射率和熱傳導性，厚度以下的鋁材可以切割，這取決于合金類型和激光器能力。鋁可以用氧切割或高壓氮切割：當用氧切割時，切割表面粗糙而堅硬。只產(chǎn)生一點火焰，但卻難以消除。—用氮氣時，切割表面平滑。當加工 以下的板材時，通過最優(yōu)調(diào)整后可以得到事實上無毛刺的切口。對于更厚的板材，會產(chǎn)生難以去除的毛刺?！冧X因為其高純非常難切割?！辖鸷吭礁?，材料越易切割。斷建議：只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能切割鋁材。否則反射會毀壞光學組件。鈦鈦板材用氬氣和氮氣作為加工氣體來切割。其它參數(shù)可以參考鎳鉻鋼。銅和黃銅—兩種材料都具有高反射率和非常好的熱傳導性?！穸?以下的黃銅可以用氮氣切割?！穸?以下的銅可以切割，加工氣體必須用氧氣。醞建議：只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能切割銅和黃銅。否則反射會毀壞光學組件。慚合成材料企危險：切割合成材料時要牢記切割的危險和可能排放的危險物質(zhì)。可加工的合成材料有：熱塑性塑料、熱硬化材料和人造橡膠。用激光切割機來加工 或聚乙烯是不行的，因為釋放的氣體是有毒的。對于這兩種材料，最好使用水壓切割。丙烯酸玻璃可以用激光切割。氮氣用作加工氣體，氣壓必須低于 。這樣可以得到平滑的切割表面。有機物乙口危險：在所有有機物切割中都存在著著火的危險（用氮氣作為加工氣體，也可以用壓縮空氣作為加工氣體）。木材、皮革、紙板和紙可以用激光切割。切割邊緣會燒焦（褐色）。進給速度越高，碳化越少。當加工膠合板時，不可能保證會有潔凈的切口，因為每層膠根據(jù)其類型和種類而成份不同。其它材料有關(guān)您感興趣的其它材料的信息可以從我公司的用戶工程服務部門得到。材料的可切割厚度

（生產(chǎn)值 ）最大可以切割的厚度只在最優(yōu)的機床和參數(shù)調(diào)整的情況下才有可能（最大值 ）激光脈沖模式模式表示符號應用例子連續(xù)模式1-低壓切割-普通切割-高壓切割,結(jié)構(gòu)鋼用，鋁用，不銹鋼用恒定功率切可得到相對精密的切割。門脈沖1■■■..-穿孔-細小輪廓f以結(jié)構(gòu)鋼為例：-輪廓上的小孔-小孔直徑為材料厚度的一半-細輪廓超脈沖-穿孔-高反射率的材料f銅用f不銹鋼用f耐熱的碳鋼用增加激光功率用 ％ +超脈沖（ +鋁合金用）。超強脈沖In」ill-穿孔穿孔L時，效果和增加頻率得到的相對：f厚板的快速穿孔，有少量碎屑f鋅鋼用氣體參數(shù)氣體參數(shù)包括：—氣體類型—氣壓—噴嘴直徑和幾何結(jié)構(gòu)氣壓和噴嘴幾何結(jié)構(gòu)決定了邊緣粗糙度和毛刺的生成。加工氣體消耗取決于噴嘴直徑和氣壓。關(guān)于加工氣體的更多信息在“維修保養(yǎng)手冊—一氣體控制”章節(jié)里?！懈顨鈮涸?以下為低壓，達 為高壓?！Ｓ玫那懈顕娮鞛殄F體狀的圓形口?！３謬娮旌凸ぜ砻嬷g的間距盡可能的小是必要的。距離越小，有效沖擊割縫壁的氣體質(zhì)量就越高。經(jīng)常使用到之間的間距。第三章激光加工穿孔穿孔的參數(shù)值不同于切割的參數(shù)值。連續(xù)模式穿孔優(yōu)點：快速穿孔。缺點：產(chǎn)生穿孔坑。脈沖模式穿孔優(yōu)點：小的穿孔洞。缺點：耗時慚注意：板材厚度（）大約對應于穿孔時間（）。如果板材切掉的部分和剩余部分都要，就直接在輪廓上使用脈沖穿孔功能。碳鋼的起切和結(jié)束切穿孔通常用模式。該類型穿孔更快，但它產(chǎn)生一個比用脈沖穿孔更大的孔。由于此原因，起切穿孔的位置通常選在輪廓外邊。穿孔和實際輪廓之間的切割長度稱作起切部分。激光光束焦點在起切部分末端和輪廓之間的可能變化，通過工件上切口邊緣的不平，是可以辨別出來的。用戶必須盡可能地把起切部分設在幾何單元一側(cè)的理想伸展線上。在小表面內(nèi)輪廓情況下，讓穿孔過程中產(chǎn)生的熱在開始切割之前散發(fā)掉非常

重要。避免把穿孔設在狹窄的區(qū)域，而設成相對輪廓成大角度。這有利于熱散發(fā)。起切長度取決于板材厚度和孔的直徑

拐角的加工有半徑的鈍角的加工在可能的地方，避免無半徑的拐角。有半徑拐角與無半徑的相比有以下優(yōu)點:——軸移動的動態(tài)性能更好——熱影響區(qū)減少——毛刺的產(chǎn)生更少最優(yōu)倒圓半徑：最優(yōu)二板材厚度（）除以，但不小于

當內(nèi)板材上要求無半徑拐角時，最大半徑：邊緣二切口寬度的一半有了這種光束，仍然可以產(chǎn)生無半徑的拐角，而現(xiàn)在，軸動態(tài)地移動:在薄板上高速切割時，建議使用孔眼技術(shù)。這種解決方法有以下優(yōu)點:——軸以固定的方向變化經(jīng)過尖角。——工件本身以恒速切割。——減少了拐角處的熱影響。第四章工藝試驗脈沖模式切割對某些模型使用脈沖模式激光切割?！?厚的板材

切割速率大約比 模式低％到 厚的板材更適合脈沖切割另一方面，到 的板材用脈沖模式更難加工——不要用脈沖模式切割內(nèi)部工件無氧化切割不銹鋼對于孔和其它剪切塊，推薦把從起切到加工輪廓的過渡塊設為適當?shù)膱A弧。板屋孑曲直徑---起切長度a一圓弧R[mm][mm][mm][mm]d<20從孔的中心11-6d>20(S)101d<30從孔的中心18-12d>30(煙151剪切塊無氧化切割木材和鋁孔的起切起切的長度取決于板材厚度和孔的直徑。起切的長度板厚 孔的直徑(n>m][mm]雙孔的中心“叢孔的中心d>30 15柵格柵條可以由不同的金屬造成。銅柵條壽命最長，因為它對熱應力抵抗力最強。

熔渣很容易去掉。銅的高反射率對于切割薄板和小孔（孔不精確）或無氧化切割（產(chǎn)生等離子體，干擾光束）有負面影響。碳鋼和 是對切割過程干擾最小的材料。碳鋼和 柵條可以由客戶自己切割。切割的設計在機的硬盤上。柵條的壽命取決于加工過程中所用的激光功率。碳鋼的優(yōu)點：經(jīng)濟的優(yōu)點：由于此材料的類型，濺射的材料不會氧化到柵格上。建議：用切割柵條。功率合適

進給速率合適評估切口功率合適

進給速率合適結(jié)構(gòu)鋼：用切割缺陷可能原因解決辦法無毛刺，牽引線一致底部的牽引線有很大的偏移，底部的切口更寬豳BM1進給速率太高激光功率太低氣壓太低焦點太高減小進給速率增加激光功率加大氣壓降低焦點底面上的毛刺類似熔渣，成點滴狀并容易除去膽進給速率太高氣壓太低焦點太高減小進給速率加大氣壓降低焦點連在一起的金屬毛刺可以作為整塊被除去Him焦點太高降低焦點底面上的金屬毛刺很難除去進給速率太高氣壓太低氣體不純減小進給速率加大氣壓使用更純的氣體以嬲IM焦點太高降低焦點只在一邊上有毛刺劈！!■噴嘴對中不正確噴嘴口有缺陷對中噴嘴換噴嘴結(jié)構(gòu)鋼：用切割缺陷可能原因排除材料從上面排出參功率太低進給速率太高增加功率減小進給速率傾斜面切割兩面好，兩面差tii^y極化反射鏡不合適，安裝不正確或有缺陷極化反射鏡安裝在了偏轉(zhuǎn)鏡的位置檢查極化反射鏡檢查偏轉(zhuǎn)鏡藍色等離子體，工件未切透加工氣體錯誤（）進給速率太高功率太低使用氧氣作為加工氣體減小進給速率增加功率切割表面不精密nV氣壓太高噴嘴損壞了噴嘴直徑太大材料不好減小氣壓更換噴嘴安裝合適的噴嘴使用表面平滑均勻的材料無毛刺，牽引線傾斜切口在底部變得更狹窄進給速率太高減小進給速率

結(jié)構(gòu)鋼：用切割缺陷可能原因排除產(chǎn)生彈坑氣壓太高進給速率太低焦點太高板材表面有銹加工的工件過熱材料不純減小氣壓增加進給速率降低焦點使用質(zhì)量更好的材料非常粗糙的切割表面豳里螂焦點太高氣壓太高進給速率太低材料太熱降低焦點減小氣壓增加進給速率冷卻材料不銹鋼：用高壓切割缺陷可能原因解決辦法產(chǎn)生點滴狀的細小規(guī)則毛刺羽岫岫■焦點太低進給速率太高抬高焦點減小進給速率兩邊都產(chǎn)生長的不規(guī)則的細絲狀毛刺，大板材的表面變色豳訓IKFLr進給速率太低焦點太高氣壓太低材料太熱增加進給速率降低焦點加大氣壓冷卻材料只在切割邊緣的一邊產(chǎn)生長的不規(guī)則的毛刺■11111噴嘴未對中焦點太高氣壓太低速度太低對中噴嘴降低焦點加大氣壓提高速度切割邊緣發(fā)黃氮氣里含有氧氣雜質(zhì)使用質(zhì)量好的氮氣

在直線截面上產(chǎn)生等離子體進給速率太高功率太低焦點太低減小進給速率增加功率抬高焦點光束分散進給速率太高功率太低焦點太低減小進給速率增加功率抬高焦點拐角處產(chǎn)生等離子體角度公差太高調(diào)制太高加速度太高減小角度公差減小調(diào)制或加速度不銹鋼：用高壓切割光束在開始處發(fā)散加速度太高焦點太低熔化的材料未能排出減小加速度抬高焦點穿圓孔切口粗糙噴嘴損壞了透鏡臟了更換噴嘴清洗透鏡，如果需要就更換材料從上面排出功率太低進給速率過大氣壓太高增加功率減小進給速率減小氣壓鋁合金：用'N高壓切割缺陷可能原因解決辦法缺陷可能原因解決辦法兩邊都產(chǎn)生長的不規(guī)則的細絲狀毛刺,很難除去焦點太高

氣壓太低

進給速率太低降低焦點

加大氣壓

增加進給速率兩邊都產(chǎn)生長的不規(guī)則的細絲狀毛刺,很難除去焦點太高

氣壓太低

進給速率太低降低焦點

加大氣壓

增加進給速率兩邊都產(chǎn)生長的不規(guī)則的毛刺，可手H進給速率太低兩