实用标准
激光切割基础知识
第一部分激光切割的原理和功能
一、激光切割的原理
激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2等混合气体为激
发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。
激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模
式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化；
同时 , 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机
驱动下，切割1头按照预定路线运2动，从而切3割出各种形状的工件。
4
5
61—激光器；2—激光束；
3—全反射棱镜；4—聚焦物镜；
5—工件；6—工作台
图 1 ：激光切割示意图
二、机床结构
SLCF-X15 ×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导
机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500 ×4000 毫米，
配有交换工作台。
（一）该机型的主要特点如下：
悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的
板材。
可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。
精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变
形影响机床的精度。
从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳
定，切割精度提高。
配有高速的 Z轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大
高效穿孔、尖角处理等功能。
具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。
（二）机床的结构主要由以下几部分组成：
1、床身
全部光路安置在机床的床身上，床身上装有横梁、切割头支架和切割头工具，通过特殊的设计，消除在加工期间由于轴的加速带来的振动。机床底部分成几个
排气腔室，当切割头位于某个排气室上部时，阀门打开，废气被排出。通过支架
隔架，小工件和料渣落在废物箱内。
2、工作台
移动式切割工作台与主机分离，柔性大，可加装焊接、切管等功能。配有两
张1.5 米×4米的工作台可供交换使用，当一个工作台在进行切割加工的同时，
另一张工作台可以同时进行上下料操作，有效提高工作效率。两个工作台可通过
编程或按钮自动交换。
工作台下方配有小车收集装置，切割的小料及金属粉末会集中收集在小车中。
3 、切割头
是光路的最后器件，其内置的透镜将激光光束聚焦，标准切割头焦距有 5 英寸和 7.5 英寸 (主要用于割厚板 )两种。良好的切割质量与喷嘴和工件的间距有关，本机切割头使用德国 PRECITEC公司生产的非接触式电容传感头，在切割过程中可实现自动跟踪与修正工件表面与喷嘴的间距，调整激光焦距与板材的相对位置，以消除因被切割板材的不平整对切割材料造成的影响。自动找准材料的摆
放位置（红光指示器）。
4 、控制系统
控制系统包括数控系统（集成可编程序控制器 PLC）、电控柜及操作台。
PMC-1200 数控系统由 32 位 CPU控制单元、数字伺服单元、数字伺服电机、电缆等组成，采用全中文才做界面， 10.4" 彩色液晶显示器，能实现机外编程计算机与
机床的控制系统进行数据传输通讯（具有 232 接口），具有加速、突变限制；具
有图形显示功能，可对激光器的各种状态进行在线和动态控制功能。
5、激光控制柜
控制和检查激光器的功能，并显示系统的压力、功率、放电电流和激光器的
运行模式。
6、激光器
采用原装进口德国 ROFIN 公司 SLAB3000W 型激光发生器，是目前世界先进
的RF激励板式放电的二氧化碳激光器。其心脏是谐振腔 , 激光束就在这里产生，激光气体是由二氧化碳﹑氮气﹑氦气的混合气体，通过涡轮机使气体沿谐振腔的轴向高速运动，气体在前后两个热交换器中冷却，以利于高压单元将能量传给气体。
7、冷却设备
冷却激光器、激光气体和光路系统。
8、除尘装置
内置管道及风机，改善了工作环境。切割区域内装有大通径除尘管道及大全
压的离心式除尘风机，加之全封闭的机床床身及分段除尘装置，具有较好的除尘
效果。
9、供气系统
包括气源、过滤装置和管路。气源含瓶装气和压缩空气（空气压缩机、冷干机）。
（三）设备的技术参数
表1 ：激光切割机技术参数
序号项目名称参数单位1切割板材尺寸1500*4000mm 2X轴行程4000mm 3Y轴行程1500mm 4Z轴行程100mm 5X、Y轴定位精度±0.03mm/m 6X、Y轴重复定位精度±0.03mm 7X、Y轴最大定位速度100m/min 8切割工作台最大载重750kg 9切割碳钢最大厚度18-20mm 10切割不锈钢最大厚度8-10mm 11切割铝板最大厚度5-6mm 12真空悬臂吊最大载重500kg （四） ROFIN 3000W CO2激光发生器技术参数
表 2 ：激光器技术参数
激光束特性
功率范围（ W ）0-3000
最大功率（ W ）3000
长时间功率稳定性公称功率±2%
光束直径（ 1/e2) （毫米）20-25
光束发散（全角）（毫弧度）≤0.5
光束端点稳定性（毫弧度）≤0.15
因子 K（公称功率）K＞0.9
偏振状态45 度线偏振
光束模式00 模式
操作连续波、门脉冲
脉冲参数
脉冲重复频率（赫兹）CW-5000
最小脉冲周期（微秒）26
脉冲宽度26um
电、气、冷却
电能消耗（千伏安）工作耗电 38KVA
380V ±10% ，三相， 50 赫兹待机耗电 2.5KVA
最小气体消耗（升 / 小时）±2%
0.1L/H
最大功率时（氦气 65% ，氮气 30% ，CO2 5% ）
冷却能力（千瓦，环境温度＜40 度）35
压缩空气压力（巴）＞ 4
环境温度范围（度）5-30
三、切割方法
不同的材料，切割方法不一样，主要分为熔化切割、氧化切割、气化切割、导
向断裂切割等。
表 3 ：切割方法与对应的材料
序号切割方法对应切割材料
1熔化切割不锈钢、铝
2氧化切割碳钢
3气化切割木材、碳素材料和某些塑料
4导向断裂切割陶瓷
1、熔化切割
在激光熔化切割中，工件材料在激光束的照射下局部熔化，熔化的液态材料
被气体吹走，形成切缝，切割仅在液态下进行，故称为熔化切割。切割时在与激
光同轴的方向供给高纯度的不活泼气体，辅助气体仅将熔化金属吹出切缝，不与
金属反应。这种切割方法的激光功率密度在 10 7 W/cm 2左右。
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。
最大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。
2、氧化切割
与熔化切割不同，激光氧化切割使用活泼的氧气作为辅助气体。由于氧与已
经炽热了的金属材料发生化学反应，释放出大量的热，结果是材料进一步被加热。
材料表面在激光束照射下很快被加热到燃点温度，与氧气发生激烈的燃烧反
应，放出大量热量，在此热量作用下，材料内部形成充满蒸汽的小孔，而小
孔周围被熔化的加工材料所包围。
燃烧物质转移成熔渣，控制氧和加工材料的燃烧速度，氧气流速越高，燃烧
化学反应和去除熔渣的速度也越快。但是，如果氧气速度过快，将导致割缝出口处的反应产物即金属氧化物的快速冷却，对切割质量造成不利影响。
切割过程存在两个热源：激光束照射能和化学反应所产生的热能。据估计，
切割碳钢时，氧化反应所产生的热能占切割所需能量的 60% 。
在氧化切割过程中，如果氧化燃烧的速度高于激光束移动的速度，割缝将变
3、气化切割
激光束焦点处功率密度非常高，可达 106 W/cm 2以上，激光光能转换成热能，保持在极小的范围内，材料很快被加热至气化温度，部分材料气化为蒸汽逸去，
部分材料被辅助气体吹走，随着激光束与材料之间的连续不断的相对运动，便形
成宽度很窄（如 0.2mm ）的割缝。这种切割方法的功率密度在10 8W/cm 2左右。一些不能熔化的材料如木材、碳素材料和某些塑料即通过这种方法进行切割。
激光氧化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。
所用的激光功率决定切割速度。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。
4、导向断裂切割
对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，称为
导向断裂切割。这种切割过程主要内容是：激光束加热脆性材料小块区域，引起
该区域大的热梯度和严重的机械变形，导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热
梯度，激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。
选择切割方法，需考虑它们的特点和板件的材料，有时也要考虑切割的形状。
由于气化相对熔化需要更多的热量，因此激光熔化切割的速度比激光气化切割的速
度快，激光氧化切割则借助氧气与金属的反应热使速度更快；同时，氧化切割
的切缝宽，粗糙度高，热影响区大因此切缝质量相对较差，而熔化切割割缝平整，
表面质量高，气化切割因没有熔滴飞溅，切割质量最好。另外，熔化切割和气化切割
可获得无氧化切缝，对于有特殊要求的切割有重要意义。
一般的材料可用氧化切割完成，如果要求表面无氧化，则须选择熔化切割，
气化切割一般用于对尺寸精度和表面光洁度要求很高的情况，故其速度也最低。
另外，切割的形状也影响切割方法，在加工精细的工件和尖锐的角时，氧化切割
可能是危险的，因为过热会使细小部位烧损。
四、运行模式
激光器经常运行在连续输出模式，为了得到最佳的切割质量，对于给定的材
料，有必要调整进给速率，例如拐弯时的加速，减速和延时。因此，在连续输出
模式下，降低功率是不够的，必须通过变化脉冲来调整激光功率。
表 4：各种不同的激光运行模式、应用范围和举例．
在连续模式下，激光输出的功率是恒定的，这使得进入板料的热量比较均匀，它适合于一般情况下较快速的切割，一方面可以提高工作效率，另一方面也是避
免热量集中导致热影响区组织恶变的需要。
调制模式的激光功率是切割速度的函数，它可以通过限制在各点处的功率使
进入板料的热量保持在相当的低水平，从而防止切缝边缘的烧伤。由于它的控制
比较复杂，因此效率不是很高，只在短时段内使用。
脉冲模式虽可细分为三种情况，实质上只是强度的差别，往往根据材料的特性和结构的精度来选择。
五、激光切割的特点
1、激光切割的切缝窄，工件变形小
激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度。这时光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分，材料很快加热至汽化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切边受热影响很小，基本没有工件变形。
切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助汽体。碳钢切割时利用氧作为辅助汽体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性汽体。进入喷嘴的辅助汽体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。
大多数有机与无机材料都可以用激光切割。在工业制造系统占有份量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它是什么样的硬度，都可以进行无变形切割。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割。
激光切割无毛刺、皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件，它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度还慢于模冲，但它没有
模具消耗，无须修理模具，还节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了
生产成本，所以从总体上考虑是更合算的。
2、激光切割是一种高能量、密度可控性好的无接触加工
激光束聚焦后形成具有极强能量的很小作用点，把它应用于切割有许多特点。首先，激光光能转换成惊人的热能保持在极小的区域内，可提供：（ 1 ）狭窄的直边割缝；（ 2）最小的邻近切边的热影响区；（3）极小的局部变形。
其次，激光束对工件不施加任何力，它是无接触切割工具，这就意味着：（1）工件无机械变形；（ 2）无刀具磨损，也谈不上刀具的转换问题；（ 3 ）切割材料无须考虑它的硬度，也即激光切割能力不受被切材料的硬度影响，任何硬度的材
料都可以切割。
再次，激光束可控性强，并有高的适应性和柔性，因而：（ 1 ）与自动化设备相结合很方便，容易实现切割过程自动化；（ 2 ）由于不存在对切割工件的限制，激光束具有无限的仿形切割能力；（ 3 ）与计算机结合，可整张板排料，节
省材料。
3、激光切割具有广泛的适应性和灵活性
与其它常规加工方法相比，激光切割具有更大的适应性。与其他热切割方法
相比，同样作为热切割过程，别的方法不能象激光束那样作用于一个极小的区域，
结果导致切口宽、热影响区大和明显的工件变形。激光能切割非金属，而其它热
切割方法则不能。
在实际的激光切割过程中，还要有辅助气体的参与。辅助气体不但可以将熔
渣及时吹走，还起到冷却工件和清洁透镜的作用，选用不同的辅助气体，更能够
改变切割的速度及割缝表面质量，对特殊金属的切割具有重大意义。
影响气体的参数包括气体类型、气体压力和喷嘴直径。
(1)辅助气体类型
辅助气体类型有氧气、空气、氮气和氩气。氧气适合于厚板切割、高速切割
和极薄板切割；空气适合于铝板、非金属及镀锌钢板的切割，在一定程度上它可
以减少氧化膜且节省成本；氮气作为切割时的保护气体可防氧化膜发生，防止燃
烧(在板料较厚时容易发生 )；氩气用于钛金属切割。
(2)气体压力
气体压力分高压和低压两种,根据激光机的技术参数，高压最大为20兆帕，低压最大为 5 兆帕。选择压力的依据有板料厚度、切割速度、熔化金属的粘度
和激光功率。当料厚较大，切速较快，金属液体的粘度较高时 ,可选用高一些的压力；相反，对于薄料、慢速切割或液态粘度小的金属，则可选择适当的低压。功
率较大时适当增加气体压力对冷却周围材料是有益的,它适用于有特殊要求的场合。不管选用怎样的压力，其原则都是在保证吹渣效果的前提下尽可能经济。
(3)喷嘴直径
喷嘴直径的选取与气体压力的选择原则上是一样的,但它还与切割方法有关。对于以氧气作为辅助气体的切割，由于金属的燃烧，割缝较宽，要想迅速有效地
吹走熔渣，得选用大直径的喷嘴才行，对于采用脉冲切割的场合，割缝较小,不宜选用太大的喷嘴。有时喷嘴大小的选择会与压力选择相矛盾,在不能两全的情况
常用的喷嘴直径是 1.5 和2.0 的。
七、材料特性与激光加工的关系
工件切割的结果可能是切缝干净，也可能相反，切缝底部挂渣或切缝上带有
烧痕，其中很大的一部分是由材料引起的。影响切割质量的因素有：合金成分、
材料显微结构、表面质量、表面处理、反射率、热导率、熔点及沸点。
通常合金成分影响材料的强度﹑可焊性﹑高氧化性和耐腐蚀性，所以含碳量越高越难切割；晶粒细小切缝品质好；如果材料表面有锈蚀，或有氧化层，熔化
时因氧化层与金属的性质不同，使表面产生难熔的氧化物，也增加了熔渣，切缝
会呈不规则状；表面粗造减少了反光度，提高热效率，经喷丸处理后切割质量要
好许多。导热率低则热量集中，效率高。
因此，越是晶粒细小、表面粗糙、无锈蚀、导热率低的材料越容易加工，而
含碳量高、表面有镀层或涂漆、反光率高的材料较难切割。含碳量高的金属多属
于熔点比较高的金属，由于难以熔化，增加了切穿的时间。一方面，它使得割缝
加宽，表面热影响区扩大，造成切割质量的不稳定；另一方面，合金成分含量高，
使液态金属的粘度增加，使飞溅和挂渣的比率提高，加工时对激光功率、气吹压
力的调节都提出了更高的要求。镀层和涂漆加强的光的反射，使熔融因难；同时，也增加了熔渣的产生。
八、激光切割应注意的问题
前面分析了激光切割最主要的几个技术参数，它们决定了切割工艺的主要方
面，但并不是只要把握了这就一定能加工出高质量的产品，还有几个问题是特别需
要引起注意的：
1、切速的选择
激光切割的速度最大可达 200 — 300mm/s ，实际加工时往往只有最大速的
1/3 — 1/2 ，因为速度越高，伺服机构的动态精度就越低，直接影响切割质量。有
长边直线切割时才可以使用最大速切割以提高效率。
2、切割的引线和尾线
在切割操作中，为了使割缝衔接良好，防止始端和终点烧伤，常常在切割开
始和结束处各引一段过渡线，分别称作引线和尾线。引线和尾线对工件本身是没
有用的 , 因此要安排在工件范围之外，同时注意不能将引线设置在尖角等不易散
热处。引线与割缝的连接尽量采用圆弧过渡，使机器运动平稳并避免转角停顿造
成烧伤。
3、尖角的加工
用走圆弧加工出钝角
如有可能，避免加工没有圆弧的角。带圆弧的角有下列好处：ａ）轴运动的
动态性能好；ｂ）热影响区小；c）产生的毛刺少。对于不带圆角的边角，可以
设定的最大半径是切缝宽度的一半。此时切割出来的边角是没有圆角的。
图2：走圆弧法加工钝角
用圆孔成角法在薄板上切割尖角
当在薄板上高速切割时，建议使用圆孔成角法切割尖角，它有下列好处：ａ）切割尖角时，轴向变化均匀；ｂ）切角时，切速恒定；ｃ）防止了轴振动，避免
毛刺生成；ｄ）尖角处的热影响区小。
用延时法在厚板上切割尖角
切割厚板时，如果还使用圆孔成角法，尖角周围会过热，此时应采用参数:
“Critical angle ,dwell time ”来切割尖角，机器运动到尖角处，停顿特定的时间，然后继续转向运动。
九、激光所用气体
激光所用气体包括激光器工作和保护气体以及切割辅助气体。
激光器工作气体用于产生激光，保护气体用于保护光学器件、驱动光闸。激光器工作气体由氦气、氮气、二氧化碳气体按照一定比例混合，这个比例在工厂
预定好，确保最佳性能，不要随便调整，比例不当，可能会造成激光系统的失效
和高压电源的损害。激光器所用气体均为高纯度，均在99.999% 以上 .
切割辅助气体主要是 N 2或 O 2，有的材料切割可以使用压缩空气作为切
割辅助气体。 N 2切割的切割面比较光亮； O2切割的切割面由于材料被氧化而发黑。切割辅助气体的纯度越高，切割面的质量越好。
表4 ：切割辅助气体
气体纯度备注
氮气99.5%
氧气99.5%
符合 ISO8573-1
压缩空气最大颗粒尺寸：5 μm无油空压机 + 冷冻干燥机（处理最大凝聚物含量： 5mg/m3量 1m 3/min ）
最大油含量： 0.1mg/m 3
第二部分激光切割工艺切割工艺与下述因素关系紧密：
激光模式
激光功率
焦点位置
喷嘴高度
喷嘴直径
辅助气体
辅助气体纯度
辅助气体流量
辅助气体压力
切割速度
板材材质
板材表面质量（如生锈、异物等）
与切割相关的各工艺参数如下图所示。
光束直径
切割气体类型
透镜焦距辅助气体压力
割嘴直径
割嘴相对板面距离
材料表面
割缝宽
焦点
图 4：切割工艺参数
一、激光模式
器本身的模式和外光路镜片的质量有直接的关系。
激光束横截面上光强的分布情况称为激光横模。一般笼统地把横模当作激光模
式。用符号 TEMmn 表示各种横向模式。 TEM 表示横向电磁波， m 、n 均为正整数，分别表示在 x 轴和 y 轴方向上光强为零的那些点的序数，称为模式序数。下图示
出了几种不同的激光束横模的光斑。TEM00模又称基模，其光斑中任何一点光强都
不为零。若光斑在x 方向上有一点光强为零，称为TEM10 模；在 y 方向上有一点光强为零，称为TEM01 模。以此类推，模式序数m 和 n 越大，光斑中光强为零的点
的数目越多。有不同横向模式的激光束称为多模。
图 5：模式光斑
上图中，TEM00 模，称为基模。TEM *01模，是单环模，也叫准基模。为了与 TEM01区分，特地加上星号 * 。TEM01 模与 TEM10 模其实可视为相同的模式，因为X、Y 轴原本就是人为划分的。下面示出的是几种模式的立体图。
图 6 ：TEM00 模式立体图
图 7：TEM20 模式立体图图8：TEM23模式立体图
图9：多模
二、焦点位置
焦点位置是一个关键参数，应正确调节焦点位置。
1.焦点位置与切割面的关系
焦点位置示意图特征
喷嘴适用于 5 毫米以下薄碳钢等。
零焦距
（切断面）切幅
焦点在工件
表面
焦点在工件上表面，所以，切割光滑，下
表面则不光滑。
喷嘴铝材、不锈钢等工件采用这种方式。
（切断面）
负焦距切幅
焦点在工件
表面下
焦点在中央，偏下部因此平滑面范围较大，
切幅比零焦距的切幅宽，切割气体流量较大，
穿孔时间较零焦距为长。
喷嘴切割厚钢板时采用（一般使用氧气）。
正焦距厚钢板切断时，切断用氧气的氧化作用必焦点在工件切幅须从上面到底面。因厚板之故切幅要宽，这样表面上的设定可得较宽的切幅。切断面和瓦斯切断类
似，可以说是用氧气吹断，因此断面较粗糙。
2. 焦点位置对切割断面的影响
表面 1.5mm上表面 0.5mm 上表面 2.5mm 上
3.焦点寻找
焦点确定的方法和步骤：
1 ）取下喷嘴， Z 轴下降，距板面2~3mm 。
2 ）执行寻找焦点子程序1991 。
（CALL 1991 ）
速率倍率设为 100% 。
3 ）移动 Y 轴到划痕最细处。
4 ）计算焦点位置Z f
焦点位置为 Z f=Z+Y×0.5
其中： Z——当前 Z 轴坐标； Y——当前Y 轴坐标。
5 ）装上喷嘴，将焦点微调调至刻度 5 。
6 ）手动切换到随动。
7 ）调节焦点，使 Z 轴坐标达到Z f的值，锁紧切割头。
此时焦点位于板面。
三、喷嘴
喷嘴形状、喷嘴孔径、喷嘴高度（喷嘴出口与工件表面之间的距离）等，均会影响切割的效果。
1.喷嘴的作用
（1 ）防止熔渍等杂物往上反弹，穿过喷嘴，污染聚焦镜片。
（2 ）控制气体扩散面积及大小，从而控制切割质量。
图 11 ：没有喷嘴时，气体喷出的情况
图 12 ：有喷嘴时，气体喷出的情况
2.喷嘴与切割品质的关系
喷嘴出口孔中心与激光束的同轴度是影响切割质量优劣的重要因素之一，工件越厚，影响越大。
当喷嘴发生变形或有熔渍时，将直接影响同轴度。
故喷嘴应小心保存，避免碰伤以免造成变形。喷嘴形状和尺寸的制造精度高，安
装时应注意方法正确。
的喷嘴。
如果喷嘴与激光不同轴，将对切割质量产生如下影响。
a．对切割断面的影响
如图所示，当辅助气体从喷嘴吹出时，气量不均匀，出现一边有熔渍，另一边没
有的现象。对切割3mm 以下薄板时，它的影响较小，切割3mm 以上时，影响较严重，有时无法切透。
激光
左边吹气量小
喷嘴
右边吹气量小
图 13 ：同轴度对切割断面的影响
b ．对尖角的影响
工件有尖角或角度较小时，容易产生过熔现象，厚板则可能无法切割。
c．对穿孔的影响
穿孔不稳定，时间不易控制，对厚板会造成过熔，且穿透条件不易掌握。对薄板影响较小。
3.喷嘴孔与激光束同轴度的调整
喷嘴孔与激光束的同轴度的调整步骤如下：
激光切割加工基础知识 第一部分 激光切割的原理和功能 一、激光切割的原理 激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2 等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。 激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化；同时, 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机驱动下，切割头按照预定路线运动，从而切割出各种形状的工件。 图1：激光切割示意图 二、机床结构 SLCF-X15×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500×4000毫米，配有交换工作台。 （一） 该机型的主要特点如下： ● 悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的 板材。 ● 可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。 ● 精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变 形影响机床的精度。 ● 从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳 定，切割精度提高。 ● 配有高速的Z 轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大 大提高了加工效率。 ● 新型的PM —400V2.0智能化编程软件，具有蛙跳、共边切割、优化套排料、高 效穿孔、尖角处理等功能。 ● 具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。 1—激光器；2—激光束；3—全反射棱镜；4—聚焦物镜；5—工件；6—工作台
第一章 激光切割方法 1.1 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。 ——最大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/cm2～105 W/cm2之间。 1.2 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。 ——所用的激光功率决定切割速度。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。 1.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 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，象木材和某些陶瓷等，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。 ——在激光气化切割中，最优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最优焦点位置只有一定的影响。
作者：旧在几 作品编号：2254487796631145587263GF24000022 时间：2020.12.13 激光切割机常见的六个问题及处理方法 1.切割穿孔技术 任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一个小孔。之前在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一个孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法： 爆破穿孔——材料经连续激光的照射后在中心形成一个凹坑,然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一个孔。一般孔的大小与板厚有关,爆破穿孔平均直径为板厚的一半,因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大,且不圆,不宜在加工精度要求较高的零件上使用,只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同,飞溅较大。 脉冲穿孔——采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射,逐步深入,因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成,立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小,其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的激光
器不但应具有较高的输出功率；更重要的是光束的时间和空间特性,因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。此外脉冲穿孔还须要有较可靠的气路控制系统,以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。 在采用脉冲穿孔的情况下,为了获得高质量的切口,从工件静止时的 脉冲穿孔到工件等速连续切割的过渡技术应加以重视。从理论上讲通常可改变加速段的切割条件,如焦距、喷嘴位置、气体压力等,但实际上由于时间太短改变以上条件的可能性不大。在工业生产中主要采用改变激光平均功率的办法比较现实,具体方法是改变脉冲宽度；改变脉冲频率；同时改变脉冲宽度和频率。实际结果表明,第3种效果最好。 2.切割加工小孔（直径小与板厚）变形情况的分析 这是因为机床（只针对大功率激光切割机）在加工小孔时不是采取爆破穿孔的方式，而是用脉冲穿孔（软穿刺）的方式，这使得激光能量在一个很小的区域过于集中，将非加工区域也烧焦，造成孔的变形，影响加工质量。这时我们应在加工程序中将脉冲穿孔（软穿刺）方式改为爆破穿孔（普通穿刺）方式，加以解决。而对于较小功率的激光切割机则恰好相反，在小孔加工时应采取脉冲穿孔的方式才能取得较好的表面光洁度。
激光切割加工工艺与传统加工工艺的区别 随着钣金加工工艺的飞速发展，加工工艺也是日新月异，给钣金加工带来了许多革命性的理念。作为传统的钣金切割设备，主要有： 1、数控剪床 2、冲床 3、火焰切割 4、等离子切割 5、高压水切割 这些设备在市场上占有相当大的市场份额，一则他们熟为人知，二则价格便宜，虽然他们相对于激光切割等现代工艺来说劣势非常 明显，但他们也各自有自己独特的优势。 数控剪床由于其主要是直线裁剪，虽然能一刀剪长达4米的板材，但它只能用在只需要直线切割的钣金加工上。一般用在板材开平后 裁剪等仅仅需要直线切割的行业中。 冲床在曲线加工上有了更多的灵活性，一台冲床中可以有一套或多套方、圆或其他特殊要求的冲头，可以一次加工出一些特定的钣 金工件，最常见的就是机箱机柜行业，他们要求的加工工艺主要是 直线、方孔、圆孔之类的切割，图案相对简单固定。他们主要面对 的是2mm以下的碳钢板，幅面一般在2.5m×1.25m。厚度在1.5mm 以上的不锈钢由于材质粘度太大比较费模具，一般是不使用冲床的。其优点是对简单图形和薄板加工速度快，缺点是冲厚钢板时能力有限，即使能冲也是工件表面有塌陷，费模具，模具开发周期长，费 用高，柔性化程度不够高。国外超过2mm以上的钢板切割加工一般 都使用更现代的激光切割，而不使用冲床，一则厚钢板冲剪时表面 质量不高，二则冲厚钢板需要更大吨位的冲床，浪费资源，三则冲 厚钢板时噪音太大，不利于环保。
火焰切割作为最初的传统的切割方式由于其投资低，过去对加工质量要求不高，要求太高时再加一道机加工的工序可以解决，市场保有量非常大。现在它主要用来切割超过40mm的厚钢板。它的缺点是切割时热变形太大，割缝太宽，浪费材料，再者加工速度太慢，只适合粗加工。 等离子切割和精细等离子切割跟火焰切割类似，热影响区太大，精度却比火焰切割大许多，速度也有数量级的飞跃，成为了中板加工的主力军。国内顶级的数控精细等离子切割机的实际切割精度的上线已经达到了激光切割的下限，在切割22mm碳钢板时达到了2米多每分钟的速度，且切割端面光滑平整，斜度最好的可控制在1.5度之内，缺点是在切割薄钢板时热变形太大，斜度也较大，在精度要求高时无能为力，消耗品较为昂贵。 高压水切割是利用高速水射流中掺杂金刚砂实行对钣金的切割，它对材质几乎没有限制，切割的厚度也几乎可达100mm以上，对陶瓷、玻璃等用热切割时容易爆裂的材质也可以切割，铜、铝等对激光高反射材料水刀是可以切割的，而激光切割却有较大的障碍。水切割的缺点是加工速度太慢，太脏，不环保，消耗品也较高。 激光切割是钣金加工的一次工艺革命，是钣金加工中的“加工中心”。激光切割柔性化程度高，切割速度快，生产效率高，产品生产周期短，为客户赢得了广泛的市场。激光切割无切削力，加工无变形;无刀具磨损，材料适应性好;不管是简单还是复杂零件，都可以用激光一次精密快速成形切割;其切缝窄，切割质量好、自动化程度高，操作简便，劳动强度低，没有污染;可实现切割自动排样、套料，提高了材料利用率，生产成本低，经济效益好。该技术的有效生命期长，目前在国外超构2毫米的板材大都采用激光切割，许多国外的专家一致认为今后30-40年是激光加工技术发展的黄金时期(是钣金加工发展的方向)。 切割精度是判断数控激光切割机质量好坏的第一要素。影响数控激光切割机的切割精度的四大因素： 1.激光发生器的激光凝聚的大小。聚集之后如果光斑非常小，则切割精度非常高，要是切割之后的缝隙也非常小。则说明激光切割
激光切割基础知识 第一部分 激光切割的原理和功能 一、激光切割的原理 激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2 等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。 激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化；同时, 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机驱动下，切割头按照预定路线运动，从而切割出各种形状的工件。 图1：激光切割示意图 二、机床结构 SLCF-X15×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500×4000毫米，配有交换工作台。 （一） 该机型的主要特点如下： ● 悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的 板材。 ● 可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。 ● 精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变 形影响机床的精度。 ● 从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳 定，切割精度提高。 ● 配有高速的Z 轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大 大提高了加工效率。 1234561—激光器；2—激光束；3—全反射棱镜；4—聚焦物镜；5—工件；6—工作台
●新型的PM—400V2.0智能化编程软件，具有蛙跳、共边切割、优化套排料、高 效穿孔、尖角处理等功能。 ●具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。 （二）机床的结构主要由以下几部分组成： 1、床身 全部光路安置在机床的床身上，床身上装有横梁、切割头支架和切割头工具，通过特殊的设计，消除在加工期间由于轴的加速带来的振动。机床底部分成几个排气腔室，当切割头位于某个排气室上部时，阀门打开，废气被排出。通过支架隔架，小工件和料渣落在废物箱内。 2、工作台 移动式切割工作台与主机分离，柔性大，可加装焊接、切管等功能。配有两张1.5米×4米的工作台可供交换使用，当一个工作台在进行切割加工的同时，另一张工作台可以同时进行上下料操作，有效提高工作效率。两个工作台可通过编程或按钮自动交换。 工作台下方配有小车收集装置，切割的小料及金属粉末会集中收集在小车中。 3、切割头 是光路的最后器件，其内置的透镜将激光光束聚焦，标准切割头焦距有 5 英寸和 7.5 英寸(主要用于割厚板)两种。良好的切割质量与喷嘴和工件的间距有关，本机切割头使用德国PRECITEC公司生产的非接触式电容传感头，在切割过程中可实现自动跟踪与修正工件表面与喷嘴的间距，调整激光焦距与板材的相对位置，以消除因被切割板材的不平整对切割材料造成的影响。自动找准材料的摆放位置（红光指示器）。 4、控制系统 控制系统包括数控系统（集成可编程序控制器PLC）、电控柜及操作台。PMC-1200数控系统由32位CPU控制单元、数字伺服单元、数字伺服电机、电缆等组成，采用全中文才做界面，10.4"彩色液晶显示器，能实现机外编程计算机与机床的控制系统进行数据传输通讯（具有232接口），具有加速、突变限制；具有图形显示功能，可对激光器的各种状态进行在线和动态控制功能。 5、激光控制柜 控制和检查激光器的功能，并显示系统的压力、功率、放电电流和激光器的运行模式。 6、激光器 采用原装进口德国ROFIN公司SLAB3000W型激光发生器，是目前世界先进的RF 激励板式放电的二氧化碳激光器。其心脏是谐振腔, 激光束就在这里产生，激光气体是由二氧化碳﹑氮气﹑氦气的混合气体，通过涡轮机使气体沿谐振腔的轴向高速运动，气体在前后两个热交换器中冷却，以利于高压单元将能量传给气体。 7、冷却设备 冷却激光器、激光气体和光路系统。 8、除尘装置 内置管道及风机，改善了工作环境。切割区域内装有大通径除尘管道及大全压的离心式除尘风机，加之全封闭的机床床身及分段除尘装置，具有较好的除尘效果。 9、供气系统 包括气源、过滤装置和管路。气源含瓶装气和压缩空气（空气压缩机、冷干机）。
激光切割的基础知识 早在上世纪70 年代，激光被用于切割。在现代工业生产中，激光切割更被广泛应用于钣金，塑料、玻璃、陶瓷、半导体以及纺织品、木材和纸质等材料加工。 未来几年里，激光切割在精密加工和微加工领域的应用同样会获得实质的增长。 激光切割 当聚焦的激光束照到工件上时，照射区域会急剧升温以使材料熔化或者气化。一旦激光束穿透工件，切割过程就开始了：激光束沿着轮廓线移动，同时将材料熔化。通常会用一股喷射气流将熔融物从切口吹走，在切割部分和板架间留下一条窄缝，窄缝几乎与聚焦的激光束等宽。 火焰切割 火焰切割是切割低碳钢时采用的一种标准工艺，采用氧气作为切割气体。氧气加压到高达 6 bar 后吹进切口。在那里，被加热的金属与氧气发生反应：开始燃烧和氧化。化学反应释放大量的能量（达到激光能量的五倍）辅助激光束进行切割。
图1 激光束熔化工件，切割气吹走切口中的熔融材料和熔渣 熔化切割 熔化切割是切割金属时使用的另一种标准工艺。也可以用于切割其他可熔材料，例如陶瓷。 采用氮气或者氩气作为切割气，气压2-20 bar 的气体吹过切口。氩气和氮气是惰性气体，这意味着它们不和切口中的熔化金属发生反应，仅仅将它们向底部吹走。同时，惰性气体可以保护切割边缘不被空气氧化。 压缩空气切割
压缩空气同样可以用来切割薄板。空气加压到5-6 bar 就足以吹走切口中的熔融金属。由于空气中接近80% 都是氮气，因此压缩空气切割基本上属于熔化切割。 等离子体辅助切割 如果参数选择恰当，等离子体辅助熔化切割切口中会出现等离子体云。等离子体云由电离的金属蒸气和电离的切割气组成。等离子体云吸收CO2激光的能量并转化进工件，使更多的能量耦合到工件，材料会更快熔化，从而使切割速度更快。因此，这种切割过程也叫高速等离子体切割。 等离子体云事实上相对于固体激光是透明的，因此等离子体辅助熔化切割只能使用CO2激光。 气化切割
第一章激光切割方法 1.1 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。 ——最大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/cm2～105 W/cm2之间。 1.2 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。 ——所用的激光功率决定切割速度。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。 1.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 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，象木材和某些陶瓷等，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。
激光切割加工的价格怎么算 想用激光切割加工零件，又不知道怎么收费，有没有激光切割加工价格标准啊？特别是对于第一次接触激光切割加工产品的朋友来说，计算其加工费，是一个很头疼的问题，如果厂家直接报价，自己总觉得高，舍不得掏钱，而让自己去计算吧，自己又没有一个衡量的标准，因为不知道到底这个价格是不是真实的价格，只要认激光切割加工的厂家宰割一番了， 激光切割加工按小时结算且地区有差异： 一般每小时在400-1000不等,地区差异也比较大,合肥,浙江,深圳地区比较便宜；北京，上海,重庆等地相对比较贵点。 这一点和您所在的区域有着明显的区分，因为所在区域的钣金材料等价格不同，其人工成本等都不同，所以报价也会有所差别，但是价格浮动肯定是在这个范围之内，不过超越这个范围。 激光切割加工费用计算倍数关系。 有很多公司在计算费用时候，不一定按激光切割加工计算，而是按切割线长度来报价的,碳钢板一般每米是板厚的1.5倍,也就是说4MM的的碳钢板每米的切割费=4*1.5=6元/米。 市场价上的算法一般为：切割一米的价格=要切割材料的板厚×1.5（不含材料费的价格,客户带料加工） (举个例：比较6毫米的低碳钢板的激光切割一米的价格为：6（板厚）×1.5=9元/米10毫米的低碳钢激光切割一米的价格为：10（板厚）×1.5=15元/米 12毫米的低碳钢激光切割一米的价格为：12（板厚）×1.5=18元/米 根据这个公式可以得出不同厚度的切割一米的价格） 不锈钢每米的价格一般是板厚的2.5倍,铝板每米的价格一般是板厚的4倍。
同时如果板材中间要割孔的,要收穿孔费,穿孔费根据板厚的不同一般在0.4-2元不等。 有些公司还要收空运转,一般总价格乘以1.2倍,有些公司不收空运转,量大的价格可以便宜。 当然具体价格跟加工量的大小、零件的形状（比较全是小孔就不能完全按米数算）、是否含运费、是否是带材料加工等都有很大关系。 所以一般的工厂或加工厂都会有所浮动的，会根据量来自动衡量的。 激光切割加工的价格
实用标准 激光切割基础知识 第一部分激光切割的原理和功能 一、激光切割的原理 激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2等混合气体为激 发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。 激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模 式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化； 同时 , 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机 驱动下，切割1头按照预定路线运2动，从而切3割出各种形状的工件。 4 5 61—激光器；2—激光束； 3—全反射棱镜；4—聚焦物镜； 5—工件；6—工作台 图 1 ：激光切割示意图 二、机床结构 SLCF-X15 ×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导 机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500 ×4000 毫米， 配有交换工作台。 （一）该机型的主要特点如下： 悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的 板材。 可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。 精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变 形影响机床的精度。 从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳 定，切割精度提高。 配有高速的 Z轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大
高效穿孔、尖角处理等功能。 具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。 （二）机床的结构主要由以下几部分组成： 1、床身 全部光路安置在机床的床身上，床身上装有横梁、切割头支架和切割头工具，通过特殊的设计，消除在加工期间由于轴的加速带来的振动。机床底部分成几个 排气腔室，当切割头位于某个排气室上部时，阀门打开，废气被排出。通过支架 隔架，小工件和料渣落在废物箱内。 2、工作台 移动式切割工作台与主机分离，柔性大，可加装焊接、切管等功能。配有两 张1.5 米×4米的工作台可供交换使用，当一个工作台在进行切割加工的同时， 另一张工作台可以同时进行上下料操作，有效提高工作效率。两个工作台可通过 编程或按钮自动交换。 工作台下方配有小车收集装置，切割的小料及金属粉末会集中收集在小车中。 3 、切割头 是光路的最后器件，其内置的透镜将激光光束聚焦，标准切割头焦距有 5 英寸和 7.5 英寸 (主要用于割厚板 )两种。良好的切割质量与喷嘴和工件的间距有关，本机切割头使用德国 PRECITEC公司生产的非接触式电容传感头，在切割过程中可实现自动跟踪与修正工件表面与喷嘴的间距，调整激光焦距与板材的相对位置，以消除因被切割板材的不平整对切割材料造成的影响。自动找准材料的摆 放位置（红光指示器）。 4 、控制系统 控制系统包括数控系统（集成可编程序控制器 PLC）、电控柜及操作台。 PMC-1200 数控系统由 32 位 CPU控制单元、数字伺服单元、数字伺服电机、电缆等组成，采用全中文才做界面， 10.4" 彩色液晶显示器，能实现机外编程计算机与 机床的控制系统进行数据传输通讯（具有 232 接口），具有加速、突变限制；具 有图形显示功能，可对激光器的各种状态进行在线和动态控制功能。 5、激光控制柜 控制和检查激光器的功能，并显示系统的压力、功率、放电电流和激光器的 运行模式。 6、激光器 采用原装进口德国 ROFIN 公司 SLAB3000W 型激光发生器，是目前世界先进 的RF激励板式放电的二氧化碳激光器。其心脏是谐振腔 , 激光束就在这里产生，激光气体是由二氧化碳﹑氮气﹑氦气的混合气体，通过涡轮机使气体沿谐振腔的轴向高速运动，气体在前后两个热交换器中冷却，以利于高压单元将能量传给气体。 7、冷却设备 冷却激光器、激光气体和光路系统。 8、除尘装置 内置管道及风机，改善了工作环境。切割区域内装有大通径除尘管道及大全 压的离心式除尘风机，加之全封闭的机床床身及分段除尘装置，具有较好的除尘 效果。 9、供气系统 包括气源、过滤装置和管路。气源含瓶装气和压缩空气（空气压缩机、冷干机）。
钣金激光切割加工 1、焦点位置控制技术： 激光切割的优点之一是光束的能量密度高,一般>10W/cm2。由于能量密度与4/π d2 成正比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近容易将透镜损坏,因此一般大功率 CO2 激光切割工业应用中广泛采用 5〃~7.5〃?? (127~190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm 之间。对于高质量的切割,有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用 5〃的透镜切碳钢,焦深为焦距的+2%范围内,即 5mm 左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素原则上<6mm 的金属材料,焦点在表面上;>6mm 的碳钢,焦点在表面之上;>6mm 的不锈钢,焦点在表面之下。具体尺寸由实验确定。 在工业生产中确定焦点位置的简便方法有三种： (1)打印法：使切割头从上往下运动,在塑料板上进行激光束打印,打印直径最小处为焦点。 (2)斜板法：用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动,寻找激光束的最小处为焦点。 (3)蓝色火花法：去掉喷嘴,吹空气,将脉冲激光打在不锈钢板上,使切割头从上往下运动,直至蓝色火花最大处为焦点。对于飞行光路的切割机,由于光束发散角,切割近端和远端时光程长短不同,聚焦前的光束尺寸有一定差别。入射光束的直径越大,焦点光斑的直径越小。为了减少因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化,国内外激光切割系统的制造商提供了一些专用的装置供用户选用： (1)平行光管。这是一种常用的方法,即在 CO2 激光器的输出端加一平行光管进行扩束处理,扩束后的光束直径变大,发散角变小,使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近一致。 (2)在切割头上增加一独立的移动透镜的下轴,它与控制喷嘴到材料表面距离(stand off)的 Z 轴是两个相互独立的部分。当机床工作台移动或光轴移动时,光束从近端到远端 F 轴也同时移动,使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。 (3)控制聚焦镜(一般为金属反射聚焦系统)的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时,自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。 (4)飞行光路切割机上增加 x、y 方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短;反之当切割近端光程减小时,使补偿光路增加,以保持光程长度一致。
激光切割工艺 发表于 2009-10-26 20:50 | 只看该作者发表的帖子 1# 本文章共4286字，分3页，当前第1页，快速翻页：123 激光切割工艺 激光切割的工艺参数 （1）光束横模 ① 基模又称为高斯模，是切割最理想的模式，主要出现在功率小于1kW的激光器。 ② 低阶模与基模比较接近，主要出现在1～2kW的中功率激光器。 ③ 多模是高阶模的混合，出现在功率大于3kW的激光器。
切割速度与横模及板厚的关系见图1。由图可以看出，300W的单模激光和500W的多模有同等的切割能力。但是，多模的聚焦性差，切割能力低，单模激光的切割能力优于多模。常用材料的单模激光切割工艺参数见表1，多模激光切割工艺参数见表2。 表1 常用材料的单模激光切割工艺参数 材料 厚度/mm 辅助气体 切割速度/cmmin-1 切缝宽度/mm 功率/W 低碳钢 3.0 O2 60 0.2 250 不锈钢 1.0 O2 150 0.1
40.0 O2 50 3.5 钛合金 10.0 O2 280 1.5 有机透明玻璃10.0 N2 80 0.7 氧化铝 1.0 O2 300 0.1 聚酯地毯
N2 260 0.5 棉织品（多层）15.0 N2 90 0.5 纸板 0.5 N2 300 0.4 波纹纸板 8.0 N2 300 0.4 石英玻璃 1.9
60 0.2 聚丙烯 5.5 N2 70 0.5 聚苯乙烯 3.2 N2 420 0.4 硬质聚氯乙烯7.0 N2 120 0.5 纤维增强塑料3.0 N2
0.3 木材（胶合板）18.0 N2 20 0.7 低碳钢 1.0 N2 450 - 500 3.0 N2 150 6.0 N2 50 1.2 O2
激光切割软件常用的工艺和功能使用指导 一、 清除的意义 １．清除多余的实体点，以避免乱跑空程． ２．清除重叠的实体，以避免多引入引出线和重复切割． 许多人都习惯使用AutoCAD软件绘制零件图，然后对DXF/DWG文件直接编程套料，非常直观且方便．为什么还要做CAD清除压缩处理？ 简单讲，AutoCAD是专业的工程设计软件，而FastCAM是专业的套料编程切割软件。AutoCAD绘图功能强大，但画好的DXF/ DWG图直接用来套料编程和数控切割经常有问题，特别是发生机床抖动，切割不闭合。原因在于，AutoCAD绘制的DXF/DWG零件图难免会有肉眼无法分辨的多余的点，重叠的线，不封闭的曲线，以及由许多小直线段拟合而成的曲线，许多用户直接使用DXF/DWG零件图进行套料编程和数控切割，出现切割机乱跑空车，重复切割，无法套料，编程错误，以及频繁加减速，造成切割机上下抖动，不仅影响切割效率和切割质量，还会严重损害切割机的使用寿命。 FastCAM独特的CAD清除和压缩功能，清除DXF/DWG文件中多余的点，重叠的线，自动判断和处理不封闭曲线，把小线段压缩拟合为光滑的曲线，从而优化DXF/DWG文件，有效提高套料人员的套料效率和切割人员的切割效率和切割质量，使切割机平稳连续切割。 图形切割错误说明： 1、出现内圆被重复切割 2、引入引出线位置出现问题 3、出现线段被重复切割 特别需要指出： １．许多用户可以熟练使用AutoCAD绘图软件绘制零件图，那就可以不必学习和使用FastCAM软件的绘图功能．只需要使用FastCAM绘图软件中的CAD清除压缩功能对DXF/DWG零件图进行清除压缩的优化处理，然后使用FastNEST套料软件进行套料编程和数控切割． ２．许多用户使用AutoCAD软件绘制DXF/DWG零件图，不作CAD清除压缩，而是直接在FastNEST套料软件中进行套料编程和数控切割． 对这种做法我们不赞成，我们建议用户对DXF/DWG零件图一定要作CAD清除压缩和封闭性检查，然后再使用FastNEST套料软件进行套料编程和数控切割． 理由很简单：防止切割机抖动，提高切割质量，延长切割机寿命． 许多用户经常会遇到切割机在切割椭圆和曲线时，发生切割机抖动，零件切割面出现许多波纹，以及切割零件不能闭合，总是怀疑切割机的问题， 其实，这些问题产生的根源正是DXF/DWG文件没有经过优化处理，椭圆和曲线由大量小线段组成，以及数控系统没有优化处理功能． 解决和避免这些问题的方法就是作DXF/DWG清除压缩的优化处理． ３．如果用户不会使用AutoCAD绘图软件，那就直接学习和使用FastCAM绘制软件绘制零件图，一定比学习AutoCAD软件来得方便快捷．
激光切割加工工艺处理细节 1. 切割头示意图： 注:从以上切割头结构尺寸图中可看出成形工件的二次加工干涉范围. 2. 干涉加工范围（不同的喷嘴头） 正常喷嘴切削后的喷嘴（主要用于二次切割） 注:喷嘴外的阴影区域为正常的无干涉加工范围. 3. 二次切割定位销规格 规格（D）间隔示意图 ① 3.0~0 8.00.1mm 伸1 — (1) 范围:X*Y(2500*1250)
(2) 激光束光徑通常为0.2mm (3) 2512型加工料厚： LASER还可以加工木板，压克力板及附有薄膜的金属材料等注: LASER机具有自动感应功能而非金属它无法感应，因此加工时必须设定在每某一高度.，同时LASER机具有将薄膜割穿后再重复 割金属材料而不必设定高度的功能. ⑷ LASER具有刻蚀功能.如:将文字或图案刻在工件上(刻蚀深度与加工参 数有关) (5)工作台上剑栅之间的行距为50mm(二次加工时，如有干涉,可将干涉之剑栅取下)，加工小工件时，如果工件在X方向的宽度小于50，则工件切割完后就会从剑栅之间的空隙掉入废料箱. 如果工件在X方向的宽度大于50小于100，如果工件切割完后刚好只有一个剑栅支撑，也会掉入废料箱. 5. LASER二次切割落料原则： (1) 小工件(NCT只能单爪夹料时)采用先NCT再LASER二次切割.（通常LASER二次切割件上含有若干小工件，但必须以销钉孔定位.） ⑵以充分合理利用材料（1220*2440）,方便NCT丄ASER加工为原
则 通常采用平均分的方法?即Y1取口□柴或580,X1取值小于580（也可根据工件的实际情况而定）. 7. 薄材的加工： LASER加工是利用高压气体来完成，依靠剑栅（铁材）的支撑,而在切割过程中材料会向下变形且经过剑栅处工件被烧黑?工艺处理 时，通常先割一母板以避开工件的切割路径，再将材料放在母板上或者将薄材放在专用支架（治具）上并绷紧拉直以避免接触剑栅. 8. LASER加工的优势与缺陷（与NCT比较） （1）直线切割速度比NCT快. （2）可割不规则曲线 （3）割孔速度比NCT冲孔慢,LASER飞行切割的最快速度100个/ 分左右，而NCT的冲孔速度则超过400个/分. ⑷LASER的切割面光滑细腻,NCT步冲则会留下接点（NCT的无 接点刀具步距比较小，D型刀具长才25mm）. 结论:LASER适合割外形，NCT适合冲孔,如没有现成的NCT刀具, 则根据实际情况开NCT 刀具. 9. LASER 加工的工艺处理及注意事项:
激光切割加工的价格 碳钢板 厚度(㎜) 价格(元/m) 穿孔(元/孔) 1～1.5 4 0.2 2～2.5 5 0.2 3 6 0.2 4 7 0.3 5 9 0.4 6 11 0 .5 8 13 0.7 10 15 1 12 17 1 14 25 1.5 16 30 2 不锈钢板 厚度(㎜) 价格(元/m) 穿孔(元/孔) 1～1.5 7 0.5 1～1.5（镜面不锈钢8 0.5 2～3 12 0.5 4 1 5 1 5 20 1.5 6 25 1.5 碳钢不同厚度切割时的价格是不一样的 不锈钢不同厚度切割时的价格也是不一样 同一部件，量大小，价格又不一样 直线和曲线的价格一样 我们厂的价格是：实际切割线长X切割单价+穿孔数X穿孔单价 总结：具体价格要看具体工件，欢迎来图询价：QQ：3463408 我对各品牌激光切割机对外加工的报价都比较了解。 一般都按切割的米数算。 市场价上的算法一般为： 切割一米的价格=要切割材料的板厚×1.5 （不含材料费的价格,客户带料加工） (举个例：比较6毫米的低碳钢板的激光切割一米的价格为：6（板厚）×1.5=9 元/米 10毫米的低碳钢激光切割一米的价格为：10（板厚）×1.5=15元/米 12毫米的低碳钢激光切割一米的价格为：12（板厚）×1.5=18元/米
根据这个公式可以得出不同厚度的切割一米的价格） 以上是低碳钢的价格。不锈钢的价格比低碳钢切割的价格要高。要更详细的可以在我的空间里看我的联系电话，我可以给您一些建议。 当然具体价格跟加工量的大小、零件的形状（比较全是小孔就不能完全按米数算）、是否含运费、是否是带材料加工等都有很大关系。 25 |评论(4) 看你是切割不锈钢还是碳钢，碳钢功率一般放在2000w左右。1-3mm的气压可以放大点一般在2.0。3mm以上0.8-1.5都可以。不锈钢功率一般都是满功率。6mm以上气压在16-20
参考资料：金运激光直接用空气压缩机，然后接空干机，这样效果还可以，但是这样不是长久之计呀，开展会的时间那不是很吵？现在就想用氮气、氧气，但是为什么用氧气切割出来的东西边缘都被烧溶了，我用的是气体保护焊机上面的那个减压阀，问题应该出现在这上面吧？是不是要去买一个增压阀？另外，氮气的效果怎么样？在切割的时候，气要调多大？找快不锈钢，加工设置功率要求不是很高，只要合理的焦距，用氮气割，端面效果很舒服的，至于烧熔，我觉的功率太高，因为空气中其实也有氮气氧气，同样的条件，氧化程度空气要缓一点，纯氧或纯氮气要剧烈，我个人认为的哦，反正端面处多用氧化原理分析分析，可能会理的通一点激光加工是一种热加工，在加工时会产生热影响，热量集中产生应力会使板材变形。小范围内热量过度集中会使材料产生燃烧氧化。这些都对材料有不利的影响。 根据不同材料，不同切割要求，使用不同的切割辅助气体，其目的在于得到最佳的切割质量。 切割有色板如不锈钢或铝板，一般采用氮气作为辅助气体，起到冷却及保护作用。而碳钢切割使用氧气，起到冷却及加速燃烧加速切割的目的。我同意你的观点~~ 但是在切割不锈钢和铝板时，氮气做为辅助气体来切割的话，由于切割时是大功率，大气压，难免会产生等离子云（蓝光）的出现，这样~会容易使切割头撞到板子上俗称“栽头”。所以在气割不锈钢时得采用氮气作为辅助气体时同时氧气也得打开~~ 建议打孔时，使用氧气作为辅助气体~~ 其实~切割不锈钢时，氧气也单独作为辅助气体~~这样加快燃烧~~ 前提，精度不精确，客户要求不高的情况下根据材质的不同，所使用的气体不
一样。SUS 一般使用氮气（根据板厚的不同分为高压和低压），铝一般使用Easy ，SS 材有用氧气的，那主要是针对厚板（20.00mm 以上）关于精度问题，根据机器的品牌还有你所执行的标准而不一样，我现在用的是AMADA 的机器，（ISO9001 ）这个在机器上可以调，一般情况下误差会在+/-0.01 用氧气切，功率不能太高，表面保护的最好用氮气，用氮气气压一般开到8.0 到9.5 最好，氮气切割效果要好一些巴，但是如果激光参数调整合适了，氧气效果也不错，我现在都是用氧气，效果还可以，如果对重铸层砚秋不是很严足够了不锈钢氧，氮，空气都可以用，碳钢板也可以。如果要求高精度加工，不锈钢采用氮，无需高纯氮。如果为了减少成本，可以用空气切割不锈钢，但是反面有细微毛刺，用砂纸稍微划一下就可以打掉，但是边缘呈灰黑色，对空压机供气量和气压稳定性要求较高。1.5MM 以下碳钢板可以用空气和氮气切割，焊渣虽然可以控制，但是一旦出现焊渣，只有用砂轮片磨了，建议最好用氧气。 激光切割机及工艺控制参数 1、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C02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。 2、数控切割机床。
激光切割加工主要参数 1.切割速度 给定激光功率密度和材料，切割速度符合一个经验公式，只要在阀值以上，材料的切割速度与激光功率成正比，即增加功率密度，可提高切割速度，切割速度同样与被切割材料密度和厚度成反比，提高切割速度的因素: (1) 提高功率(500-3000w); (2)改变光束模式; (3)减小聚焦光斑大小(如采用短焦距透鏡) 对金属材料，其他工艺变量保存不变，激光切割速度可以有一个相对调节范围而仍能保持较满意的切割质量，这种调节范围在切割薄金属时显得比较宽。 2.焦点位置 激光束聚光后光斑大小与透镜焦长成正比，光束经短焦长透镜聚焦后光斑尺寸很小，焦点处功率密度很高，对材料切割很有利，但它的不利之外是焦深很短，调节余量很小，一般比较适用于高速切割薄材，对于厚工件，由于长焦长透镜有较宽焦深，只要具有足够功率密度，用来对它切割比较合适，由于焦点处功率密度最高，在大多数情况下，切割时，焦点位置刚处于工件表面，或稍在工件表面之下，确保焦点与工件相对位置恒定是获得稳定的切割质量的重要条件，有时透镜工作中因冷却不善而受热从而引起焦长变化，这就需及时调整焦点位置。 3. 辅助气体 辅助气体与激光光束同轴喷处，保护透镜免受污染并吹走切割区底部溶渣，对非金属和部分金属材料，使用压缩空气或惰性气体，清除溶化和蒸发材料，同时抑制切割区过度燃烧。 4. 辅助气体气压 大多数金属激光切割则使用活性气体（氧气），形成与灼热金属发生氧化放热反应，这部分附加热量可提高切割速度1/3—1/2 当高速切割薄板材时，需要较高的气体压力防止切口背面沾渣，当材料厚度或切割速度较慢时，气体压力可以适当的降低。 5. 激光输出功率 激光功率大小和模式好坏都会对切割发生重要的影响，实际操作时，常常设置最大功率以获得高的切割速度或用以切割较厚的材料。
激光切割机一台设备几万块甚至几十万块，所以在操作当中必须要注意，而且平常要注意保养和维护才能增加设备的使用寿命，节约成本，创造更大的利益。 一：水的更换与水箱的清洁建议：每星期清洗水箱与更换循环水一次，注意：机器工作前一定保证激光管内充满循环水。 循环水的水质及水温直接影响激光管的使用寿命，建议使用纯净水，并将水温控制在35℃以下。如超过35℃需更换循环水，或向水中添加冰块降低水温，（建议用户选择冷却机，或使用两个水箱）。清洗水箱：首先关闭电源，拔掉进水口水管，让激光管内的水自动流入水箱内，打开水箱，取出水泵，清除水泵上的污垢。将水箱清洗干净，更换好循环水，把水泵还原回水箱，将连接水泵的水管插入进水口，整理好各接头。把水泵单独通电，并运行2-3分钟（使激光管充满循环水）。 二、风机清洁 风机长时间的使用，会使风机里面积累很多的固体灰尘，让风机产生很大噪声,也不利于排气和除味。当出现风机吸力不足排烟不畅时，首先关闭电源，将风机上的入风管与出风管卸下，除去里面的灰尘，然后将风机倒立，并拔动里面的风叶，直至清洁干净，然后将风机安装好。 三：镜片的清洁（建议每天工作前清洁，设备须处于关机状态） 雕刻机上有3块反射镜与1块聚焦镜(1号反射镜位于激光管的发射出口处，也就是机器的左上角，2号反射镜位于横梁的左端，3号反射镜位于激光头固定部分的顶部，聚焦镜位于激光头下部可调节的镜筒中)，激光是通过这些镜片反射、聚焦后从激光头发射出来。镜片很容易沾上灰尘或其它的污染物，造成激光的损耗或镜片损坏，1号与2号镜片清洗时勿须取下，只需将蘸有清洗液的擦镜纸小心地沿镜片中央向边缘旋转式擦拭。3号镜片与聚焦镜需要从镜架中取出，用同样的方法擦拭，擦拭完毕后原样装回即可。注意：1.镜片应轻轻擦拭，不可损坏表面镀膜；2.擦拭过程应轻拿轻放，防止跌落；3.聚焦镜安装时请务必保持凹面向下。 四、导轨的清洁（建议每半个月清洁一次，关机操作） 导轨、直线轴作为设备的核心部件之一，它的功用是起导向和支承作用。为了保证机器有较高的加工精度，要求其导轨、直线具有较高的导向精度和良好的
激光切割基础知识 第一部分 激光切割的原理和功能 一、激光切割的原理 激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He 、N 2、CO 2 等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。 激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件表面，将金属熔化；同时, 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机驱动下，切割头按照预定路线运动，从而切割出各种形状的工件。 图1：激光切割示意图 二、机床结构 SLCF-X15×40F 数控激光切割机是意大利普瑞玛（PRIMA ）工业公司的主导机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为1500×4000毫米，配有交换工作台。 （一） 该机型的主要特点如下： ● 悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的 板材。 ● 可移动式切割工作台与主机分离，柔性大。可加装焊接、切管等功能。 ● 精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变 形影响机床的精度。 ● 从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，避免了横梁的扭动，使得光路稳 定，切割精度提高。 ● 配有高速的Z 轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大 大提高了加工效率。 ● 新型的PM —400V2.0智能化编程软件，具有蛙跳、共边切割、优化套排料、高 效穿孔、尖角处理等功能。 ● 具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。 1—激光器；2—激光束；3—全反射棱镜；4—聚焦物镜；5—工件；6—工作台