础知识
第一部分
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
4
5
6
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
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—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，"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
（四）ROFIN 3000W CO2激光发生器技术参数
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
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107W/cm2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，割缝将变宽且粗糙，反之，如果移动速度慢，则割缝窄而光滑。
3、气化切割
激光束焦点处功率密度非常高，可达106W/cm2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）的割缝。这种切割方法的功率密度在108W/cm2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。
六、气体参数的控制
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
下,通过调节喷嘴与切缝的距离也能起到一定的作用。
常用的喷嘴直径是和的。
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。有实验表明，切割圆孔时，切速越高，孔径越小，加工的孔圆度就越差。只有在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。
图3：圆孔成角法加工锐角
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%以上.
切割辅助气体主要是N2或O2，有的材料切割可以使用压缩空气作为切割辅助气体。N2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
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。
图4：切割工艺参数
一、激光模式
激光器的模式对切割影响很大，切割时要求到达钢板表面的模式较好。这与激光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零焦距
焦点在工件表面
切幅
喷嘴
适用于5毫米以下薄碳钢等。
（切断面）
焦点在工件上表面，所以，切割光滑，下
表面则不光滑。
负焦距
焦点在工件表面下喷嘴
切幅
铝材、不锈钢等工件采用这种方式。
（切断面）
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，
2.焦点位置对切割断面的影响
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×
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。
图10：喷嘴
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。
如果由于喷嘴的状况不良，从而需要要改变切割时的各项条件，那就不如更换新的喷嘴。
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。
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：
（1）在喷嘴的出口端面涂抹印泥（一般以红色为好），将不干胶带贴在喷嘴出口端面上。如图所示。
图14：调整同轴步骤1
（2）用10~20瓦的功率，手动打孔。
（3）取下不干胶纸，注意保持其方向，以便与喷嘴相比照。
（4）正常情况下，不干胶纸上会留下一个黑点，是被激光烧损的。但如果喷嘴中心偏离激光束中心过大时，将无法看到这个黑点（激光束射到了喷嘴的壁上）。
图15：喷嘴偏离太大
（5）如果打出的中心点时大时小，请注意条件是否一致，聚焦镜是否松动。
我国激光切割技术的发展现状 激光切割是激光加工行业中最量要的一项应用技术,由于具有诸多特点,已 广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。近年来,激光切割技术发展很快,国际上每年都以20%~30%的速度增长。 我国自1985年以来,更以每年25 %以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差,激光加工技术的应用尚不普遍,激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距,相信随着激光加工技术的不断进步,这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21 世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。激光切割加工广阔的应用市场,加上现代科学技术的迅猛发展,使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究,推动着激光切割技术不断地向前发展。 (1伴随着激光器向大功率发展以及采用高性能的CNC及伺服系统,使用高功率的激光切割可获得高的加工速度,同时减小热影响区和热畸变;所能够切割的材料板厚也格进一步地提高,高功率激光可以通过使用Q 开关或加载脉冲波,从而使低功率激光器产生出高功率激光。 (2根据激光切割工艺参数的影响情况,改进加工工艺,如:增加辅助气体对切割熔渣的吹力;加入造渣剂提高熔体的流动性;增加辅助能源,并改善能量之间的耦合;以及改用吸收率更高的激光切割。 (3激光切割将向高度自动化、智能化方向发展。将CAD/CAPP/CAM以及人工智能运用于激光切割,研制出高度自动化的多功能激光加工系统。 (4根据加工速度自适应地控制激光功率和激光模式或建立工艺数据库和专家自适应控制系统使得激光切割整机性能普遍提高。以数据库为系统核心,面向通用化CAPP开发工具,对激光切割工艺设计所涉及的各类数据进行分析,建立相适应的数据库结构。
激光切割技术及发展 作者：张莽 学号：200803050503 （红河学院 云南红河哈尼族、彝族自治洲 661100） 摘要：激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 关键词：激光切割技术 应用 优缺点 发展现状 Laser Cutting Technology and Development Zhang Mang 200803050503 (The HongHe University of Yunnan HongHe Hani Nationality, Yi Autonomous State 661100) Abstract: Laser cutting technology is widely used in metallic and nonmetallic material processing, can greatly reduce the processing time, reduce the processing cost and improve the quality.Because it has precision manufacturing, flexible cutting, the heterogeneous type processing, once shaping, speed and higher efficiency, so in industrial production in solving many conventional method can not solve the problem. Laser can cut most metal materials and nonmetal materials . Keywords: Laser cutting technology; Application; Advantages and Disadvantages; Development situation 引言 在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料，成形复杂零件大批量的采用冲压，单件的采用振动剪。七十年代后，为了改善和提高火焰切割的切口质量，又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期，又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点，在工业生产中有一定的适用范围。从二十世纪七十年代以来随着CO 2激光器及数控技术的不断完善和发展，目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。 1 激光切割的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或气化，随着气化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了[1]。脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料,后者是激光切割技术的重要应用领域。与计算机控制的自动设备结合,激光束具有无限的仿形切割能力,切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料,可实现多零件同时切割, 节省材料[2]。
与激光切割比较 激光切割设备的投资较大，大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。水切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，操作维修方便。 与等离子切割比较 等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容易再进行二次加工。水切割属于冷态切割,无热变形,切割面质量好,无须二次加工，如需要也很容易进行二次加工。 水切割与线切割比较 水刀机 对金属的加工，线切割有更高的精度，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸可选余地大。 与其它切割方法比较 对一些金属零件可采取冲剪工艺方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水切割与该切割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲剪工艺将很难或无法实现，而用水切割方法则较为理想；火焰切割也是金属领域常用的切割工艺，切割的厚度范围非常大，但与水切割相比其热效应明显、切割表面质量和精度较差，另外水切割能很好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材料的切割加工。 在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行业，传统的方法是用金刚石刀具进行切、锯、铣等，切割的厚度范围非常大、速度较快，但对常规厚度的板材，水切割可进行高精度的任意曲线的切割加工，成品率高，降低生产成本，且大大提高加工产品的附加值。
1. 激光切割技术简介 (2) 1.1激光切割技术概述 (2) 1.2激光切割技术的原理 (4) 1.3激光切割技术的发展历史 (5) 2.激光切割的特点 (6) 2.1激光切割的总体特点 (6) 2.2 CO2激光切割技术的特点 (7) 2.3半导体激光切割机 (8) 2.4光纤激光切割机 (8) 3. 激光切割技术的应用及发展前景 (10) 3.1激光切割技术的市场现状 (10) 3.2激光切割技术的应用 (12) 结论 (13)
材料12A文修曜 摘要 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 Abstract The laser processing technology is a kind of advanced manufacturing technology, and laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current advanced cutting technology in the world.Because it has flexible cutting, stone processing, precision manufacturing, a forming, fast speed, higher efficiency, so in industrial production solved many conventional methods cannot solve the problem.Can laser cutting most of the metal materials and nonmetal materials. 关键词：激光切割的原理；激光切割的分类及特点；激光切割技术的应用 1.激光切割技术简介 1.1激光切割技术概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代
激光切割机的种类及优势分析 激光切割机在现代的生活生产中应用广泛，他可以分为三种类型，简单地介绍一下三种激光切割机的优点： （一）YAG固体激光切割机 YAG固体激光切割机具有价格低、稳定性好的特点，但能量效率低一般<3%，目前产品的输出功率大多在600W以下，由于输出能量小，主要用于打孔和点焊及薄板的切割。它的绿色的激光束可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好适于精密加工特别是在脉冲下进行孔加工最为有效，也可用于切削、焊接和光刻等。YAG 固体激光切割机激光器的波长不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料，且YAG固体激光切割机需要解决的是提高电源的稳定性和寿命，即要研制大容量、长寿命的光泵激励光源，如采用半导体光泵可使能量效率大幅度地增长。 主要优点：能切割其他激光切割机都无法切割的铝板， 铜板以及大多数有色金属材料，机器采购价格便宜，使用成本低，维护简单，大部分关键技术已被国内企业所掌握，配件价格及维护成本低，且机器操作维护简单，对工人人员素质要求不高。 主要劣势及缺点：只能切割8mm以下的材料，且切割效率相当较低主要市场定位：8mm以下切割，主要针对自用型中小企业和加工要求不是特别高的大多数钣金制造，家电制造，厨具制造，,装饰装潢，广告等行业用户，逐步取代线切割，数控冲床，水切割，小功率等离子等传统加工设备
（二）光纤激光切割机 光纤激光切割机由于它可以通过光纤传输，柔性化程度空前提高，故障点少，维护方便，速度奇快，所以在切割4mm以内薄板时光纤切割机有着很大的优势，但是受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。光纤激光器激光切割机的波长为 1.06um，不易被非金属吸收，故不能切割非金属材料。光纤激光的光电转化率高达25%以上，在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显。根据国际安全标准，激光危害等级分4级，光纤激光由于波长短对人体由于是眼睛的伤害大，属于危害最大的一级，出于安全考虑，光纤激光加工需要全封闭的环境。光纤激光切割机作为一种新兴的激光技术，普及程度远远不如CO2激光切割机。 主要优点：光电转换率高，电力消耗少，能切割12MM 以内的不锈钢板，碳钢板，是这三种机器中切割薄板速度最快的激光切割机，割缝细小，光斑质量好，可用于精细切割 主要劣势及缺点： 目前光纤激光器大部分核心关键技术都掌握在欧美等国家的一两个生产厂家手中，所以大部分机器价格昂贵，大部分的机器价格在200 万以上，小功率的也基本在100万元左右，且配件耗材等相关维护费用极高，切割时由于光纤割缝很细耗气量巨大（尤其是在氮气切割时），另外光纤激光切割机很难甚至不能切割铝板，铜板等高反射材料，且在切割厚板时速度很慢主要市场定位：12mm以下切割，尤其是薄板的高精密加工，主要针对对加精度及效率要求极高的厂家，估计伴
钣金激光切割技术 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/πd2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。
激光切割技术介绍 激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。 激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。从二十世纪七十年代以来随着CO2激光器及数控技术的不断完善和发展,目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料,成形复杂零件大批量的采用冲压,单件的采用振动剪。七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期,又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点,在工业生产中有一定的适用范围。 一、CO2激光切割技术相比其他方法的明显优点 1.切割质量好。切口宽度窄（一般为0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距误差0.1--0.4mm,轮廓尺寸误差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra为1 2.5--25μm）,切缝一般不需要再加工即可焊接。 2.切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为 3.5m/min,热影响区小,变形极小。 3.清洁、安全、无污染。大大改善了操作人员的工作环境。当然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。但是就以上显著的优点足以证明：CO2激光切割已经和正在取代一部分传统的切割工艺方法,特别是各种非金属材料的切割。它是发展迅速,应用日益广泛的一种先进加工方法。 九十年代以来,由于我国社会主义市场经济的发展,企业间竞争激烈,每个企业必 须根据自身条件正确选择某些先进制造技术以提高产品质量和生产效率。因此CO2激光切割技术在我国获得了较快的发展。 二、CO2激光切割的工业应用 世界第一台CO2激光切割机是二十世纪七十年代的诞生的。三十多年来,由于应用领域的不断扩大,CO2激光切割机不断改进,目前国际国内已有多家企业从事生产各种CO2激光切割机以满足市场的需求,有二维平板切割机、三维空间曲线切割机、管子切割机等。国外知名企业有德国Trumpf（通快）公司、意大利Prima公司、瑞士Bystronic公司、日本Amada公司、MAZAK公司、NTC公司、澳大利亚HG Laser Lab 公司等。目前国内能提供平板切割机的企业有上海团结普瑞玛公司、沈阳普瑞玛公司、济南捷迈公司、武汉楚天公司等。根据美国激光工业应用权威杂志“Industrial Laser Solution”2000年度报告统计：1999年全世界共销售的激光切割系统（主要是CO2激光切割系统）为3325台,共11.74亿美元。据不完全统计我国目前每年生产CO2
激光切割的原理及应用 【摘要】 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料 【关键词】激光切割的原理 激光切割的分类及特点 激光切割技术的应用 1.概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代一些需要采用复杂大型模具的冲切加工方法，能大大缩短生产周期和降低成本。 因此，目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。 2.激光切割的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速（ms 范围）加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或汽化，随着汽化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了（原理图见图2）[1]。脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料, 后者是激光切割技术的重要应用领域。与计算机控制的自动设备结合, 激光束具有无限的仿形切割能力, 切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料, 可实现多零件同时切割 , 图 2激光切割的原理图 图 1 激光切割
激光切割介绍及特点 激光切割的原理：激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面，使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定形状的切缝。 激光切割的应用领域：机床、工程机械、电气开关制造、电梯制造、粮食机械、纺织机械、机车制造、农林机械、食品机械、特种汽车、石油机械制造、航空航天、环保设备、家用电器制造、大电机硅钢片等各种机械制造加工行业。 一、激光切割的显著优势： 1．精度高：定位精度0.05mm，重复定位精度0.02mm 2．切缝窄：激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度，材料很快加热至气化程度，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。切口宽度一般为0.10～0.20mm。 3．切割面光滑：切割面无毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以内。4．速度快：切割速度可达10m/min，最大定位速度可达70m/min，比线切割的速度快很多。 5．切割质量好：无接触切割，切边受热影响很小，基本没有工件热变形，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。 6．不损伤工件：激光切割头不会与材料表面相接触，保证不划伤工件。 7．不受被切材料的硬度影响：激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等进行加工，不管什么样的硬度，都可以进行无变形切割。 8．不受工件形状的影响：激光加工柔性好，可以加工任意图形，可以切割管材及其它异型材。 9．可以对非金属进行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、纺织品、有机玻璃等。 10．节约模具投资：激光加工不需模具，没有模具消耗，无须修理模具，节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，尤其适合大件产品的加工。 11．节省材料：采用电脑编程，可以把不同形状的产品进行整张板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。 12．提高新产品开发速度：产品图纸形成后，马上可以进行激光加工，在最短的时间内得到新产品的实物。
激光切割机使用说明书 BYL-3015-B 北京万通博瑞金属加工有限公司 前言 很荣幸您购买我公司的产品，成为我公司的用户。 本说明所描述的是我公司生产的型号为BYL-3015-B的金属激光切割机。 本说明书详细介绍了切割机的安装，使用方法及相关维护步骤。在您使用本机器前请注意以下事项： 建议每一位与本机器有关的工作人员（维修、操作、日常维护、定点检查人员）都要阅读这本说明书； 操作者应具备相关的技术培训，或有专人指导； 如果您能遵循说明书中的提示，不仅可以避免危险事故，降低维修费用，减少停机检修时间，还可以提高机器的工作效率和使用寿命； 说明书应保存好以供随时查阅。 注意： 使用激光切割机前请详细阅读本说明，用户错误操作可能引起设备运行不良、设备损坏甚至造成人身伤害。 警告： 本切割机所用激光为不可见光，不可直视，否则可能造成眼睛伤害，使用时请佩戴护目镜。 目录 前言2 第一章简介 1.1 主要用途及特点 (4) 1.2 适用范围 (4) 1.3 产品型号及意义 (5)
第二章主要规格与技术参数 (5) 第三章产品的主要结构与原理 (6) 第四章产品的工作条件 (6) 第五章产品的系统说明 5.1 机械与传动系统 (7) 5.2 电气系统 (9) 5.3 气动系统 (10) 5.4 光学系统 (10) 5.5 水冷系统 (11) 5.6 切割头 (11) 第六章吊运与保管 6.1 开箱 (11) 6.2 机床的吊运与保管 (11) 第七章安装与调试 7.1 安装 (13) 7.2 调试 (13) 第八章使用与说明 8.1 安全使用 (14) 8.2 操作使用步骤 (15) 综述 (16) 9.2 日常维护与保养 (16) 9.3 运行时的维护与保养 (17) 9.4 长期停放的维护与保养 (17) 第十章常见故障及其排除方法 (18)
三维激光切割的应用和研究 1 引言 由于CO2激光器和Nd：YAG激光器能产生很高的平均功率和能量，20世纪70年代激光技术开始应用于材料切割领域。1979年，第一台五轴CO2激光切割机在Prima 工业公司建成，用于轿车内部塑料元件加工。随着激光配套设备(导光系统、调焦系统等)的不断完善，三维激光切割技术从20世纪80年代起在国外开始了大规模应用。我国对二维激光切割技术的研究较早，但由于种种原因，三维切割技术无论理论研究还是实际应用，都远落后于发达国家，亟需走从国外引进技术和自主研发相结合之道路来改变这一现状。 2 三维激光切割机设备结构 三维表面的切割一般需要五轴。作为一种非接触的光加工，激光切割质量受到诸多因素影响，就设备硬件操作而言，主要包括光束传输、喷嘴类型、辅助气体种类和压力、光束聚焦、光束偏移和进给速度等。 2.1 激光切割设备分类 通用的激光加工机可以大概分为龙门式激光加工机床和激光加工机器人，如图1所示。一般来讲，前者工作空间大、加工速度快、加工精度高，但允许加工工件的质量和尺寸较小，接近加工区的能力较差；相比之下，后者虽然加工速度和加工精度不及前者，但可允许加工的工件质量和尺寸较大，接近加工区的能力也比前者强。近年，随着大型龙门式机床的出现，其能加工的工件大小可达 4.5m×2.5m×1m(见表1)以上；机器人由于其低廉的价格和高柔性，并可使用光纤传输YAG激光进行加工，其应用前景也被看好。
图1 激光加工机 表1上海团结普瑞玛Pratico型和NTC TLM_914的精度比较 2.2 激光切割头及其位姿的实现 三维切割要求喷嘴所产生的流场在工件表面的切割压力比较稳定，靠近焦点位置的气体流场不产生激波。使用较多的是超音速拉菲尔喷嘴，但其内部结构复杂，加工较为困难。图2为两种典型的五轴激光加工机床的切割头，图2(a)所示的偏置型切割头只采用了两块反射镜，结构紧凑、尺寸精巧，其喷嘴可以实现大于±90°的旋转(垂直水平面为0°)，适合有高差和纵深的工件加工。图2(b)为一点指向型激光切割头，这种切割头的特点是无论A轴、C轴(或B轴、C轴)怎么变化，喷嘴指向工件表面的位置始终不变，这使得工作变得较为容易，在材料表面的加工基本无
水刀切割机适用性最强的切割工艺方法 利用超高压技术可以把普通的自来水加压到250-400Mpa压力，然后再通过内孔直径约0.15-0.35mm的宝石喷嘴喷射形成速度约为800-1000m/s的高速射流，俗称其为水箭，该水箭具有很高的能量，可用来切割软基性材料。如果再在水箭中加入适量的磨料则几乎可以用来切割所有的软硬材料。调整水射流的压力和流量，可以用其清洗各种物体，如除胶、除漆、除锈等，我们还可以利用超高压技术进行高压灭菌、食品保鲜等许多对人类有益的工作。 可以对任何材料进行任意曲线的一次性切割加工(除水切割外其它切割方法都会受到材料品种的限制)；切割时不产生热量和有害物质，材料无热效应(冷态切割)，切割后不需要或易于二次加工，安全、环保，成本低、速度快、效率高，可实现任意曲线的切割加工，方便。 与其它切割方式的比较 1.水切割与激光切割比较 激光切割设备的投资较大，目前大多用于薄钢板、部分非金属材料的切割，切割速度较快，精度较高，但激光切割时在切缝处会引起弧痕并引起热效应；另外对有些材料激光切割不理想，如铝、铜等有色金属、合金，尤其是对较厚金属板材的切割，切割表面不理想，甚至无法切割。目前人们对大功率激光发生器的研究，就是力图解决厚钢板的切割，但设备投资、维护保养和运行消耗等成本也很可观。水切割投资小,运行成本低,切割材料范围广,效率高，操作维修方便。 2.水切割与等离子切割比较 等离子切割有明显的热效应，精度低，切割表面不容易再进行二次加工。水切割属于冷态切割,无热变形,切割面质量好,无须二次加工，如需要也很容易进行二次加工。 3.水切割与线切割比较 对金属的加工，线切割有更高的精度，但速度很慢，有时需要用其它方法另外穿孔、穿丝才能进行切割，而且切割尺寸受到很大局限，水切割可以对任何材料打孔、切割，切割速度快,加工尺寸灵活。 4.水切割与其它切割方法比较 对一些金属零件可采取冲剪工艺方法，效率高、速度快，但需要特定的模具和刀具，水切割与该切割方法相比柔性好，可随时进行任意形状工件的切割加工，尤其在材料厚、硬度高等情况下，冲剪工艺将很难或无法实现，而用水切割方法则较为理想；火焰切割也是金属领域常用的切割工艺，切割的厚度范围非常大，但与水切割相比其热效应明显、切割表面质量和精度较差，另外水切割能很好地解决一些熔点高、合金、复合材料等特殊材料的切割加工。 在玻璃、石材、陶瓷等切割加工行业，传统的方法是用金刚石刀具进行切、锯、铣等，切割的厚度范围非常大、速度较快，但对常规厚度的板材，水切割可进行高精度的任意曲线的切割加工，成品率高，降低生产成本，且大大提高加工产品的附加值。 水切割典型应用范例
激光切割机软件使用说 明 (图文笔记版) 一、总体功能概述 ⑴操作软件的三大版块: 图一、ByVision主菜单操作界面。图二、HANDLING-OPERATION操作界面 图三、LaserView操作界面
⑵控制按键的两个部分：图一、操控手柄。
图二、屏幕右侧按键。
释放切割头 二、激光切割机每个版块的具体功能介绍
⑴ByVision（用户名：CH 密码：1） ①“MAIN（F5）”主菜单：其中包括“管理员”、“视图”、“诊断”、“清屏”、“信息”、“关 闭”。 “管理员”、“视图”：已设置好，一般无需改动。一般级别无法修改的。 “诊断”：用于显示机床的通讯状态，绿灯通讯为正常，红灯通讯中断或未建立通讯或没有该硬件（如Byloder）。前两个灯为绿，后一个灯为红，此时为正常。具体的机型不同而有异。 “清屏”：点击后屏幕为白色，此时触摸功能关闭，就可用布来擦拭屏幕。登录/注销：用于不同级别的用户进入系统，权限不一样的。
详细内容：当提示框出现提示内容的时候，由于显示的内容有限，当出现”……”的提示时可以在详细内容中看见全部的报警和故障。可以用该菜单中的RESET 键进行复位等操作。 信息：关于该机器的全部软件的版本。 关闭：内有可选择的关闭对话框。一般用关闭Byvision项目。 语言选择：根据国旗代表不同的语言。一般英语的故障解释比较确切。有故障时候尽量用英语将信息记录下来，便于准确判断。 ②“HAND（F6）”手动菜单：其中包括“设置参数机床”、“参数”、“手动功能”、“特殊 功能”“CNC”、“SERV”、“STOP PART”、“STOP WORK”。 a.prog reference: 程序定义的程序定义点。
激光切割技术的原理及应用 1. 激光切割技术简介 (2) 1.1激光切割技术概述 (2) 1.2激光切割技术的原理 (4) 1.3激光切割技术的发展历史 (5) 2.激光切割的特点 (6) 2.1激光切割的总体特点 (6) 2.2 CO2激光切割技术的特点 (7) 2.3半导体激光切割机 (8) 2.4光纤激光切割机 (8) 3. 激光切割技术的应用及发展前景 (10) 3.1激光切割技术的市场现状 (10) 3.2激光切割技术的应用 (12) 结论 (13)
激光切割技术的原理及应用 材料12A文修曜 摘要 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 Abstract The laser processing technology is a kind of advanced manufacturing technology, and laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current advanced cutting technology in the world.Because it has flexible cutting, stone processing, precision manufacturing, a forming, fast speed, higher efficiency, so in industrial production solved many conventional methods cannot solve the problem.Can laser cutting most of the metal materials and nonmetal materials. 关键词：激光切割的原理；激光切割的分类及特点；激光切割技术的应用 1.激光切割技术简介 1.1激光切割技术概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代
水切割机工作原理是什么？ 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 相信如果不从事切割加工行业的朋友，对于水切割机这个机器还是觉得比较新鲜的，日常生活的普通不能再普通的水还能削铁如泥，威力之大，令人惊叹，那么为什么，水切割机的力量如此之大，本领如此之强，小便为大家一一解释，让大家了解这厉害的家伙。 水切割原理：超高压水切割首先需要的是超高压水，超高压水形成的关键在于高压泵。从油泵出来的低压油，推动增压器的大活塞，使其往复运动。大活塞的运动方向由换向阀自动控制。另一方面，供水系统先经过净化处理，然后由水泵打出低压水，进入增压器的低压水被小活塞增压后，压力升高。由于高压水是经过增压器不断往复压缩后产生的，而增压器
的活塞又需要换向，因而从喷嘴所发出的水射流压力是脉动的。 为获得稳定的高压水射流，需使产生的高压水进入一个蓄能器，然后再流向喷嘴，从而达到稳定压力的目的。水切割就是由普通水经过一个超高压加压器，将水加压至4,000bar(60,000psi)，然后通过一个极细小的喷嘴（其直径为0.1mm至0.4mm左右），产生一道速度每秒近千米（约音速的三倍）的水箭。这道水箭就像一把切削加工的利剑，对所需要加工的工件进行切削加工。 水切割加工设备的组成包括：超高压泵、水切割切割头装置、水切割X-Y可移动平面切割台、CNC控制器及CAD/CAM软件包等。 其中的关键设备是：超高压泵使水压提高到能切割各种材料，越是高压越能穿透多种不同的材料；水切割切割头装置包含一个直径微小的宝石喷嘴，通常采用的是红或蓝宝石，这种宝石喷嘴镶嵌在金属材料中，喷嘴安装在可以进行上下微量调整的架子上，以使高压水箭能
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。 3. 激光切割低碳钢时，工件出现毛刺的解决方法 根据CO2激光切割的工作和设计原理，分析得出以下几点原因是造成加工件产生毛刺的主要原因：激光焦点的上下位置不正确，需要做焦点位置测试，根据焦点的偏移量进行调整；激光的输出功率不够，需要检查激光发生器的工作是否正常，如果正常，则观察激光控制按钮的输出数值是否正确，加以调整；切割的线速度太慢，需要在操作控制
激光切割、水切割、等离子切割、线切 割 听一位从事切割领域的工程师这样说： （1）现在市场主流光纤激光器，二氧化碳激光器慢慢淘汰了，耗能太高，在非金属领域还是有市场。 （2）现在光纤设备自从激光器国产后，在中低功率段价格下降很厉害。 （3）除激光外其它的切割方式，就等离子和线切割市场需求比较大，但线切割针对的模具行业比较多，等离子在厚板或者精度要求不高的情况下需求比较多，水刀切割现在在金属行业已经不常见了，在非金属领域有很多。 （4）在以后的发展中，在金属中薄板中绝对是激光切割的天下，包括非金属切割也会被激光切割占领相当大一部分市场。 接下来我们分析一下这几种切割技术。 激光切割加工 光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。现在一般使用CO2脉冲激光器，激光切割属于热切割方法之一。
水切割加工 水切割，又称水刀，即高压水射流切割技术，是一种利用高压水流切割的机器。在电脑的控制下能任意雕琢工件，而且受材料质地影响小。水切割分为无砂切割和加砂切割两种方式。 等离子切割加工 等离子弧切割是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发)，并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。
线切割加工 电火花线切割机（Wire Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，电火花线切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM），有时又称线切割。线切割可以分为快走丝线切割，中走丝线切割，慢走丝线切割。快走丝电火花线切割的走丝速度为6～12 m/s，电极丝作高速往返运动，切割精度较差。中走丝电火花线切割是在快走丝线切割的基础上实现变频多次切割功能，是近几年发展的新工艺。慢走丝电火花线切割的走丝速度为0.2m/s，电极丝做低速单向运动，切割精度很高。
激光切割技术概述 激光切割技术概述: 激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于0.1mm），使焦点处达到很高的功率密度可超过106W／cm2)。这时光束输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分，材料很快加热至汽化湿度，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（如0.1mm左右）的切缝。切边热影响很小，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气体。钢切割时得用氧作为辅助气体与溶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气体。进入喷嘴的辅助气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。 激光最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射光放大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程，激光的原理早在1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。激光应用很广泛，主要有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等等。 大多数有机与无机都可以用激光切割。在工业制造占有分量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它具有什么样的硬度，都可进形无变形切割（目前使用最先进的激光切割系统可切割工业用钢的厚度已可接近20mm）。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它
浅谈：钣金加工中激光切割机与传统数控设备的对比随着激光切割机的应用，钣金加工工艺从而得到了飞速的发展，并给钣金加工带来了革命性的理念。作为传统钣金切割设备，主要以数控设备为主，包括剪床、冲床、火焰切割、等离子切割、高压水切割等等手段，那么激光切割机与其相比有哪些优势呢？下面我们逐一来给大家介绍。 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×1.25 m。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）。