激光切割機的幾項關鍵技術是光、機、電一體化的綜合技術。在激光切割機中激光束的參數(shù)、機器與數(shù)控系統(tǒng)的性能和精度都直接影響激光切割的效率和質量。切割精度是判斷數(shù)控激光切割機質量好壞的第一要素。那么,影響激光切割機的切割質量因素有哪些呢?
影響激光切割機切割質量的因素包括切割速度、焦點位置、輔助氣體、激光輸出功率以及工件特性等,下面來具體解析。
1、激光輸出功率
激光切割機是連續(xù)波輸出的激光束產(chǎn)生能量的,激光功率大小和模式選擇都會對切割質量有影響。實際操作時,通常是調整到較大功率來滿足切割較厚的材料。此時光束模式(光束能量在橫斷面上的分布)顯得更加重要。在小于大功率狀況下焦點處卻獲得較高功率密度,并獲得較佳切割質量。在激光器整個有效工作壽命期間,模式并不一致。光學元件的狀況、激光工作混合氣體細微的變化和流量波動,都會影響模式機構。
2、焦點位置調整
焦點與工件表面的相對位置對保證切割質量尤為重要。大多數(shù)情況下,切割時焦點位置剛處在工件表面,或稍微在表面以下。在整個切割過程中,確保焦點與工件相對位置恒定是獲得穩(wěn)定的切割質量的重要條件。當焦點處于較佳位置時,割縫較小、效率較高,較佳切割速度可獲得較佳切割結果。在大多數(shù)應用情況下,光束焦點調整到剛處于噴嘴下。噴嘴與工件表面間距一般為1.5mm左右。激光束聚焦后光斑大小與透鏡焦長成正比,光束經(jīng)短焦長透鏡聚焦后光斑尺寸很小,焦點處功率密度很高,對材料切割很有利;缺點是焦深很短,調節(jié)余量小,比較適用于高速切割薄型材料。長焦長透鏡有較寬焦深,具有足夠功率密度,比較適合切割厚工件。
3、切割速度
材料的切割速度與激光功率密度成正比,即增加功率密度可提高切割速度。切割速度與被切割材料的密度(比重)和厚度成反比。當其他參數(shù)保持不變,提高切割速度的因素是:提高功率(在一定范圍內,如500~2 000w);改善光束模式(如從高階模到低階模直至tem00);減小聚焦光斑尺寸(如采用短焦距透鏡聚焦);切割低起始蒸發(fā)能的材料(如塑料、有機玻璃等);切割低密度材料(如白松木等);切割薄型材料。
4、輔助氣體壓力
材料運用激光切割機切割都需要使用輔助氣體,氣體壓力大小是個極為重要的因素。輔助氣體與激光束同軸噴出,保護透鏡免受污染并吹走切割區(qū)底部熔渣。對非金屬材料和部分金屬材料,使用壓縮空氣或惰性氣體,處理融化和蒸發(fā)材料,同時抑制切割區(qū)過度燃燒。
對大多數(shù)金屬激光切割則使用活性氣體(只要是o2),形成與熾熱金屬發(fā)生氧化放熱反應,這部分附加熱量可提高切割速度1/3~1/2。當高速切割薄型材料時,需要較高的氣體壓力以防止切口背面粘渣(熱粘渣到工件上還會損傷切邊)。當材料厚度增加或切割速度較慢時則氣體壓力宜適當降低,為了防止塑料切邊霜化,也以較低氣體壓力切割為好。