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激光切割机原理知识
2013-05-04  点击:6
       
激光
1)机床主机部分:激光切割机机床部分,实现X、Y、Z轴的运动的机械部分,包括切割工作平台。用于安放被切割工件,并能按照控制程序正确而**的进行移动,通常由伺服电机驱动。
2)激光发生器:产生激光光源的装置。
3)外光路:折射反射镜,用于将激光导向所需要的方向。为使光束通路不发生故障,所有反射镜都要保护罩加以保护,并通入洁净的正压保护气体以保护镜片不受污染。
4)数控系统:控制机床实现X、Y、Z轴的运动,同时也控制激光器的输出功率。
5)稳压电源:连接在激光器,数控机床与电力供应系统之间。主要起防止外电网干扰的作用。
6)切割头:主要包括腔体、聚焦透镜座、聚焦镜、电容式传感器和辅助气体喷嘴等零件。切割头驱动装置用于按照程序驱动切割头沿Z轴方向运动,由伺服电机和丝杆或齿轮等传动件组成。
7)操作台:用于控制整个切割装置的工作过程。
8)冷水机组:用于冷却激光发生器。激光器是利用电能转换成光能的装置,如CO2气体激光器的转换率一般为20%,剩余的能量就变换成热量。冷却水把多余的热量带走以保持激光发生器的正常工作。冷水机组还对机床外光路反射镜和聚焦镜进行冷却,以保证稳定的光束传输质量,并有效防止镜片温度过高而导致变形或炸裂。
9)气瓶:包括激光切割机工作介质气瓶和辅助气瓶,用于补充激光震荡的工业气体和供给切割头用辅助气体。
10)空压机、储气罐:提供和存储压缩空气。
11)空气冷却干燥机、过滤器:用于向激光发生器和光束通路供给洁净的干燥空气,以保持通路和反射镜的正常工作。
12)抽风除尘机:抽出加工时产生的烟尘和粉尘,并进行过滤处理,使废气排放符合环境保护标准。
13)排渣机:排除加工时产生的边角余料和废料等。
切割机的组成部分
激光切割机系统一般由激光发生器、(外)光束传输组件、工作台(机床)、微机数控柜、冷却器和计算机(硬件和软件)等部分组成。

激光发生器

对于激光切割的用途而言,除了少数场合采用YAG固体激光器外,绝大部分采用电-光转换效率较高并能输出较高功率的CO2气体激光器。由于激光切割对光束质量要求很高,所以不是所有的激光器都能用作切割的。

数控切割机床

由三部分组成,即工作台(一般为精密机床)、光束传输系统(有时称外光路,即激光器发出的光束到达工件前整个光程内光束的传输光学、机械构件)和微机数控系统。按切割柜与工作台相对移动的方式,可分为以下三种类型:
(1)在切割过程中,光束(由割炬射出)与工作台都移动,一般光束沿Y向移,工作台在X向移。
(2)在切割过程中,只有光束(割炬)移动,工作台不移动。
(3)在切割过程中,只有工作台移动,而光束(割炬)则固定不动。

五轴机

工业生产中有时遇到需要切割三维立体构件的问题,而一般的二轴、三轴激光切割机只能切割二维平面工件,这就需要装备有机械手的切割机,即五轴机。

激光冲切机

多年来,国外发展了综合激光切割和机械冲孔技术的激光冲切机,这种机械对复杂形状的工件用机械方法模冲出内孔,然后用激光切割方法切出外缘和需要长距离切割的线条。
工件在切割前,对其进行激光切割的可行性以及切割过程中可能出现的问题要预先予以考虑。比如,此类材料可否进行激光切割?其切割的难点在哪里?是否需要对样品进行试割?如何达到切割的质量和精度的要求?工件切割的基准起始点放在哪里?等等。
影响激光切割质量的因素很多,激光切割的一个重要优点在于可以对过程中的主要因素实施高度控制,使切割出的工件充分满足客户的要求,并且重复性很好。这些主要因素由切割速度、焦点位置、辅助气体压力、激光输出功率等工艺参数构成。
除了以上4个*重要的变量以外,可能对切割质量产生影响的因素还包括光束参数(模式和功率、激光束的偏振、激光束的聚焦、脉冲波光束)和工件特性(材料表面反射率、材料表面状态),以及割炬和喷嘴、外光路系统、工件固定等其他因素。
 
激光切割机的采购注意事项
 
在购买新的激光切割机之前,首先您的确定您购买激光切割机的用途是什么?你将用他加工什么产品。以下是几点总结,供您在考虑购买激光切割机前的临时参考:
  1.激光系统的生产效率
  事实上,生产效率越高,利润越高。然而,是什么东西影响了激光切割机的生产效率?有几个因素很重要:激光机的型号、功率和动力系统。您的激光机供应商能否提供多种激光波长(激光切割机型号)选择满意不同的激光应用要求?不要上当去买一般的激光切割机,这样的激光切割机不会真正满意您确切的激光应用要求的。还有,激光切割机的功率水平范围是不是够大?不同的应用场合可能会用上不同的功率水平。因此,一定要找到有自己需要的功率水平的激光切割机,或者包含了自己需要的功率水平的激光切割机。**,激光切割机的动力系统部件要能承载不低于140英寸/秒(355厘米/秒)的极速并反映出它们的**质量。运动部件会在很大程度上影响您的激光机的*快加工速度及*快的加速度/减速度,进而极大地影响您的产出。
  2.激光切割机的质量和可靠性
  一台激光切割机的质量可以从其使用效果来判断。影响激光切割机质量的因素有许多,如美学、准确性、重复使用性,与特定的标准或期望值的相关性等。速度是一个重要的因素。
  激光源是另一个影响整体质量的关键因素。
  以往的经验表明,廉价的激光源非常不利于激光功率的稳定性,由此导致激光切割机性能恶化。激光束的质量也是极其重要的一个因素。。理想的激光束应尽可能地平行,并均匀稳定地分配激光能量。激光切割机应该以圆形方式分配激光能量。而某些激光切割机以椭圆形方式分配激光能量,对激光切割机性能,尤其是对矢量模式下的激光切割机性能有着非常不利的影响。好的激光源还应具有高的脉动性。激光源越快被开启或封锁,各点的切割和定位就越准确。如果激光切割输出的边角部位出现破损,就可能说明了机械操作不准确和/或激光源的脉动性差。
  3、确保您的激光切割机供应商能满意您对质量效果的期望。
  让他做一个演示:用尽可能精细的切割来测试*快的切割速度。仔细检查切割作业的边角效果。确信无需重新校对口径或彻底重启也可重复相同的效果。查明动力系统用的是什么样的机械部件,确保它们是市场上性能**和使用寿命*长的**部件。确保齿形带和线缆不会拉长(否则需要经常调节)或者在重压下有断裂的可能。**,因为激光切割机加工过程中难免会产生灰尘、污渍和碎片,所以还要检查是否有采取预防措施来保护关键的部件。
 激光切割机的激光激光是一种光,与自然界其它发光体一样,是由原子(分子或离子等)跃迁产生的,而且是自发辐射引起的。激光同时又具有高相干性、高强度性、高方向性,激光通过激光器产生后由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上,使加工物品(表面)受到强大的热能而温度急剧增加,使该点因高温而迅速的融化或者汽化,配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的
激光虽然是光,但它与普通光明显不同是激光仅在*初极短的时间内依赖于自发辐射,此后的过程完全由激辐射决定,因此激光具有非常纯正的颜色,几乎无发散的方向性,极高的发光强度。激光加工在广告重工行业的应用主要分为:激光切割、激光雕刻两种工作方式,对于每一种工作方式,我们在操作流程中有一些不尽相同的地方。
 

激光我们可以理解为是边缘的分离。对这样的加工目的,我们应该先在CORELDRAW、AUTOCAD里将图形做成矢量线条的形式,气动打标机,然后存为相应的PLT、DXF格式,用激光切割机操作软件打开该文件,根据我们所加工的材料进行能量和速度等参数的设置再运行即可。 

在激**化切割过程中,材料在割缝处发生气化,此情况下需要非常高的激光功率。

激光切割机在接到计算机的指令后会根据软件产生的飞行路线进行自动切割。如:现有激光切割机,可以根据电脑绘制好的模板,然后直接输入电脑,自动切割图形。现有的激光切割机一般都有自己的硬盘,可输入海量数据源。为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上,材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。

该加工不能用于,像木材和某些陶瓷等,那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外,这些材料通常要达到更厚的切口。在激**化切割中,**光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。激光功率和气化热对**焦点位置只有一定的影响。在板材厚度一定的情况下,**切割速度反比于材料的气化温度。所需的激光功率密度要大于108W/cm2,并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。在板材厚度一定的情况下,假设有足够的激光功率,**切割速度受到气体射流速度的限制。

激光熔化切割

在激光熔化切割中,工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下,所以该过程被称作激光熔化切割。

激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝,而气体本身不参于切割。激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气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。**切割速度随着激光功率的增加而增加,随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下,限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。产生熔化但不到气化的激光功率密度,对于钢材料来说,在104W/cm2~105W/cm2之间。

  激光火焰切割

 

激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用,产生化学反应使材料进一步加热。由于此效应,对于相同厚度的结构钢,采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
另一方面,该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的(有烧掉尖角的危险)。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响,激光的功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下,限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。
激光雕刻:主要是在物体的表面进行,分为位图雕刻和矢量雕刻两种:
位图雕刻我们先在PHOTOSHOP里将我们所需要雕刻的图形进行挂网处理并转化为单色BMP格式,而后在专用的激光雕刻切割软件中打开该图形文件。根据我们所加工的材料我们进行合适的参数设置就可以了,而后点击运行,激光雕刻机就会根据图形文件产生的点阵效果进行雕刻。
矢量雕刻使用矢量软件如Coreldraw,AutoCad,Iluustrator等排版设计,并将图形导出为PLT,DXF,AI格式,打标机,然后再用专用的激光切割雕刻软件打开该图形文件,传送到激光雕刻机里进行加工。
在广告行业主要适用于木板、双色板、有机玻璃、彩色纸等材料的加工。
 
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