激光切割机光学相关知识ppt课件

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激光切割技术ppt课件

激光的特点
• 激光主要有四大特点 • a:激光底高亮度，激光器的亮度更高可高
达1011W/cm2。不仅如此，具有高亮度的光速经透镜聚集后，能在焦点产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。
• b:激光的高方向性，能在有效的传递很长的距离的同时，还没，还能保证聚焦得到极高的功率密度，
激光全息防伪人民币（建国50周年纪念币）
3mm，切割技术难度大，已有不少单位投入生产。 1965年第一台可产生的大功率激光器——二氧化碳激光器诞生。光照在一种稀土的晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的，始终会聚在一起的强光，由此他们提出了“激光原理”，受国外除上述应用外，还在不断扩展其应用领域。这两点都是激光加工的重要条件。装饰、广告、服务行业用的不锈钢（一般厚度3mm）或非金属材料（一般厚度20mm）的图案、标记、字体等。出辐射”的概念，奠定了 b:激光的高方向性，能在有效的传递很长的距离的同时，还没，还能保证聚焦得到极高的功率密度，国外除上述应用外，还在不断扩展其应用领域。（3）为扩展工程机械、造船工业等的应用，切割低碳钢厚度已超过30mm，并特别注意研究用氮气切割低碳钢的工艺技术，以提高切割厚板的切口质量。 6mm厚的不锈钢，以节省制造模具的成本与周期。不仅如此，具有高亮度的光速经透镜聚集后，能在焦点产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。国外知名企业有德国Trumpf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、特种加工工艺（三级学科）
氧气可切割20mm厚为了挡住泥沙进入抽油泵，在壁厚为6~9mm的合金钢管上切出0.

激光切割与打孔PPT演示课件

103W/cm2 104W/cm2 105W/cm2 106W/cm2
5
材料成型加工的主要方式：
（1）材料的去除过程！（2）材料的添加过程！
（3）材料的连接过程（4）材料的变形过程！（5）材料的相变过程！
6
激光材料加工技术的主要方式：
（1）激光去除材料工艺：激光切割、刻蚀、三维铣削（雕刻）、打孔等；
57
激光切割尖角和圆角时如何确保质量
采用相对较低的脉冲激光输出，调节占空比；
在尖角出喷射一定的冷却水，这不会影响切割过程（因为热作用和氧气的作用），而由于表面张力的作用会冷却周围的环境。
58
激光切割厚板时的焦点位置
一般应该在工件表面之下的一定位置（1mm）；
对于厚板，焦点位置应该安放在哪里？
xx大学研究生课程激光先进制造技术第4章激光切割与打孔技术
1
激光束与材料的交互作用
R＋α－T＝1， R为反射系数，
α吸收系数， T为透射系数。
吸收率与波长的关系
2
吸收率与温度的关系
吸收率随材料温度升高而变化
3
吸收与表面膜层的关系
添加膜层可以提高金属对激光束的吸收率
4
激光功率密度对物质作用规律的影响
如果通入氧气，则反应提供的能量将用于切割。
碳钢：60％能量（化学能）不锈钢：60％能量（化学能）钛合金：90％能量（化学能）因此可以提高切割速度。一般而言，切割速度越快，透过的能量越少，
热穿透越少，切割质量越好！
20
反应熔化切割时的液滴输运过程无氧切割时，
ŋP=wtVρ[CpΔT+Lf+m’Lv] 有氧切割时，
27

百超激光切割机理论操作培训ppt课件

切割理论培训 Jan 2010
培训人：王春伟
激光切割基本原理
辅助气体: O2 / N2 / Air 气压
切割质量
喷出溶料 ©C01o2.m007p0.a92n0By0y9ps,rtorSoflinildeice 2
Lens 切割速度
焦点位置激光功率密度
切割方式切割过程是激光束、切割辅助气体和工件三者间的相互作用过程,即激光作用在材料表面,高温使材料加热熔化,然后利用辅助气体将炽热材料燃烧或吹走形成切缝。 (1)激光熔蚀切割切割过程中,入射的激光功率密度达到一定后,材料内部开始蒸发,形成空洞,进而吸收光束能量,然后高压辅助气体将孔洞周围熔蚀材料带走,形成切缝,切割辅助气体不与金属反应。我们使用氮气做辅助气体。
Bypos ©C01o2.m007p0.a92n0By0y9ps,rtorSoflinildeice 14
Cut Control 功能 1. 监控氮气切割过程 2. 寻边检测 3. CPP (脉冲控制穿孔)
©C01o2.m007p0.a92n0By0y9ps,rtorSoflinildeice 15
Bysoft 应用
设置数据库用户的步骤 Set a new user of database: ByDBA-----user management-----New-----set user and password
Bybase使用步骤 Bypart (Flat part) 1.New 2.element 3.contour(Green) 4.F5 F6 5.Technology
Cut Control 监控氮气切割的校准值确定： 1.加载LCC文件，如下图。使用3mm 不锈钢进行直线切割。 2. 将操作页面更换到Setup Value，开始切割，在直线切割速度稳定时，将Calibration during cut激活，记录下calibration threshold的显示值。 3.测试5次，计算平均值，填写到参数中的calibration threshold里。 4.速度设置为12000mm/min，切割星形，这时不能切透，cut control 起作用，自动重新切割，看是否在设置的次数内，切割停止。检验完成。

激光切割培训资料39页PPT

文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
激光切割培训资料
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、陶渊明（约 365年 —427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散

《激光切割机教学》课件

，为生产管理提供更多数据支持。
THANKS
感谢观看
定期保养与检查
01
ห้องสมุดไป่ตู้
02
03
04
定期对激光切割机的各个部件进行检查，确保设备正常运行
。
定期对激光切割机的光路系统进行校准，确保切割精度。
定期对激光切割机的冷却系统进行清洁和更换冷却水，确保
设备散热良好。
定期对激光切割机的机械部件进行润滑，防止设备磨损。
04
激光切割机的实际应用案例
金属板材切割
总结词
高效、精准、低成本
详细描述
激光切割机在金属板材切割方面具有显著优势。它能快速、准确地切割各种厚度的金属板材，切口平滑，精度高，减少材料浪费。同时，激光切割过程无需接触材料，减少了对刀具的磨损和机械应力，降低了生产成本。
非金属材料切割
总结词
适用范围广、加工效果好
VS
详细描述
激光切割机不仅限于金属材料的切割，还能广泛应用于非金属材料的切割。如塑料、玻璃、陶瓷、皮革等材料，通过调整激光参数，同样可以实现高精度、高质量的切割。此外，激光切割非金属材料时，热影响区域小，避免材料变形和烧焦。
总结词
随着激光技术的不断进步，高功率激光切割机在工业领域的应用将越来越广泛。
详细描述
高功率激光切割机能够快速、准确地切割厚材料，具有较高的生产效率和加工精度。随着高功率激光器的成本降低和性能提升，未来高功率激光切割技术将逐渐成为主流。
激光切割与其他加工技术的结合
总结词
激光切割技术与其他加工技术相结合，将进一步提升加工效率和加工质量。
精细工艺制作
总结词
精细度高、艺术性强
详细描述

激光切割基础知识ppt课件

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。激光切割属于热切割方法之一。激光产生的原理见下图。
5
（第二章：原理）
2.1激光切割的原理
2.1.1 一般激光器的三个基本部分是：工作物质(如图红宝石)、激励能源（如图闪光灯）、
光学谐振腔（如图前后反射镜）。工作物质是产生激光的介质；激励能源使介质出现粒子数反转、光学谐振腔是使激光
19
（第三章：如何应用到实际工作中）
3.3 各种激光切割机对比
3.3: 各种激光切割机对比
激光类型
切割机种类价位(万)
功率(W)
适用材料
适用板厚 (mm)
切割速度
切缝
耗材成本
体型
YAG
17~50 200~500 金属薄板(0~20) 慢
0.1~0.2
低
小
固体切割机
光纤
100~300 100~1000 金属薄板(0~20) 较快 0.1~0.2
1、泡沫铜原料板
2、激光切割的泡沫铜圆环
22
（第四章：实际行动）
4.3: 供应商汇集
23
5.1: 结果对比
（第五章：结果与讨论）
5.1结果对比
1、钻头切割（毛边、弯曲）
2、模具冲裁（压扁、弯曲）
3、线切割（氧化、变黑）
4、激光切割（平整、无变形无变色）
序号 1 2 3 4
加工方法钻头切割模具冲裁
（1）能完成各种复杂结构的加工，只要能在电脑上画出任何图像，该机都能完成加工。
（2）不需要开模，只在电脑上将图作出，产品马上就可以出来，即能快速开发新产品，又能节约成本。
（3）YAG切割机有自动跟踪系统，所以即能完成平面切割，也能完成各种高低不平的曲面切割。

激光切割技术课件ppt

2021/3/10
26
图11 切割不同材料钢材时的激光焦点位置
2021/3/10
27
• 三、镍合金的激光切割
• 对镍合金的激光切割与不锈钢的切割相似，但由于熔融态的镍的黏度较高，更容易引发熔渣黏附在割缝背面，所以对镍合金的激光切割一般在较高的氧气压力下完成。随合金成分的不同，切割速度大约为切割同等厚度不锈钢的0.5～1.0倍。
产生极高的能量密度和功率密度，足以熔化任何金属，还可以加工非金属，特别适合于加工高硬度、高脆性及高熔点的其他方法难以加工的材料。 • 6.不易受电磁干扰 • 激光加工不像电子束加工必须在真空中才能进行。
2021/3/10
4
• 7.激光束易于传送 • 通过外光路系统可以使激光束随意改变方向，甚至
• 激光切割加工为无接触加工，惯性小，因此其加工速度快。
• 3.热影响区小、几乎无变形
• 虽然激光照射加工部位的热量很大、温度很高，但
照射光点很小，且光束移动速度快，所以其热影响
区很小。
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3
• 清洁、安全、劳动强度低 • 由于激光切割自动化程度高，可以全封闭加工、无
污染、噪声小，明显地改善了操作人员的工作环境。 • 5.几乎可用于任何材料的切割 • 激光亮度高、方向性好，聚焦后的光点很小，能够
• (可光4)视束焦的为点理光光想斑斑的尺的高寸稳斯D定成光方反束法比，：的聚对，焦于即焦基点模的（光TE斑M尺00模寸）d0激是光与，激
•
4λ f d0 π D
（1）
• 对于大型飞行光路激光切割机，由于切割近端和切割远
程光程长短会相差2m以上，聚焦前的光束尺寸就有较
大差别，导致各处聚焦焦点的光斑尺寸有变化。入射光

激光切割课件ppt

详细描述
激光切割技术作为一种先进的制造技术，具有高精度、高效率、高灵活性的特点，因此被广泛应用于制造业、汽车工业、航空航天、电子工业等领域。它可以用于切割各种材料，如金属、非金属、复合材料等，并且可以实现各种复杂形状的切割。
CHAPTER 02
激光切割设备
激光切割设备的种类
光纤激光切割机
采用光纤激光器，具有较高的光电转换效率和较小的光束质
材料的厚度与激光功率的关系
激光功率的大小决定了能够切割材料的厚度。
在选择激光功率时，需要根据所要切割的材料厚度进行合理匹配，避免功率不足或过大造成切割质量不佳或损伤设备。
功率越大，可切割的材料厚度范围也越大。
CHAPTER 04
激光切割工艺与参数
激光切割工艺的种类
01
激光切割工艺主要分为 CO2激光切割、光纤激光切割和紫外激光切割等。
量，适合切割薄板和厚板。
CO2激光切割机
采用CO2气体激光器，具有较大的光束质量和较低的加工成本，适合切割中厚板和厚板。
紫外激光切割机
采用紫外激光器，具有极小的光束质量和较高的加工精度，适合切割薄板和超薄板。
激光切割机器人
采用机器人技术，具有较高的加工灵活性和自动化程度，适合切割各种形状和尺寸的零件
根据加工需求选择设备类型和规格。考虑设备的操作和维护成本。
考虑设备的加工精度、速度和稳定性。考虑设备的安全性能和环保性能。
CHAPTER 03
激光切割材料
可切割材料的种类
01
02
03
金属材料
如不锈钢、铝合金、钛合金等，是激光切割的主要应用领域。
非金属材料
如塑料、玻璃、陶瓷、石材等，近年来也逐渐成为激光切割的应用对象。

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远场发散角
为光波长，为高斯光束的束腰半径。
14
高斯光束质量的评价
光束质量是激光可聚焦程度的度量。描述激光光束品质的因子定义为：
聚焦和扩束准直都不会改变光束质量。
15
高斯光束的模式分布
16
高斯光束模式
TEMlm
m表示沿x方向有m条节线，l表示沿y方向有l条节线。
17
高斯光束的透镜变换
01
9
10
相位延时器
波晶片简称波片，也叫相位延时器，用来改变或检验光的偏振情况。当线偏振光垂直入射到晶片，其振动方向（与光的传播方向垂直）与晶片光轴夹 θ 角，于是入射的振动光分解成垂直于光轴和平行于光轴的两个分量，它们对应晶片中的 o光和e光，而波片能使互相垂直的两光振动间产生附加光程差。
如果机床台面太大，光程超过6米则要求附加特殊光路设计来使得光束聚焦情况在整个工作台面保持一致。
28
激光扩束镜
作用：一、扩展激光束的直径；二、减小发散角，实现准直传输。
（对高斯光束来说，光束直径和发散角的乘积为定值）激光切割机上一般不要装扩束镜，只有在光路比较长的情况下才用。如果光路从激光器到切割头上的距离超过
该激光器的质量光程，这时候就要加扩束镜。
29
光路补偿系统
30
移动透镜
在切割头增加一独立的移动透镜的F轴。当机床工作台移动或光轴移动时，光束从近端到远端F轴同时移动，使聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。
1 (l )
2 (l)
02
l1 A B l2 q(0) qA qB qC
高斯光束经光学系统变换后仍保持高斯分布的特性。通过变换矩阵可以解出经光学系统变换后，高斯光束的束腰半径和束腰位置。
18
l2
f
(
f
)2
2 01
2
2 02
(
f
l1
f
2 2 01
)2
2 01
2
25
光纤激光器的优点
1. 转换效率高（高达20%） 2. 寿命长，可在恶劣环境下工作 3. 无需庞大的水冷和风冷系统，以及电源系统 4. 外形紧凑，体积小，且方便光纤导出。
26
性能对比
首先，作为主流的传统的激光切割、焊接设备都采用 CO2激光器，可以稳定切割20mm以内的碳钢，10mm以内的不锈钢，8mm以下的铝合金。光纤激光器在切割4mm以内的薄板时优势明显，受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。
激光切割机光学相关知识
2012年2月22日整理
1
光的粒子特性
当光与物质相互作用时，如果产生原子对光的发射和吸收的话，就可以体现出光的粒子性（光子）。
光的受激辐射放大，即激发态（高能级）粒子受到外来光子的激励作用跃迁到基态（低能级），同时发射一个与外来光子完全相同的光子。
2
3
激光的主要特性普通光源：自发辐射，多波长，任意方
11
圆偏振镜—四分之一波片
y
Ae
λ
线偏振光
d
Ax
Ao
光轴
当线偏振方向与晶体光轴成45°入射时，出射光变成圆偏振光。
12
高斯光束的主要特征参量
通常情形,激光谐振腔发出的基模辐射场,其横截面的振幅分布遵守高斯函数,故称高斯光束.
13
高斯光束传播过程的发散性质
高斯光束和普通光束有很大的区别，它的传播方向性很好，但同时也会不断的发散。在传播过程中，它的波面曲率一直在变化；严格的讲，除光束中心以外，高斯光束并不沿直线传播。
23
CO2激光器的优点
一、输出波段正好是大气窗口(即大气对这个波长的透明度较高)
二、利用CO2分子的振动-转动能级间的跃迁的，有比较丰富的谱线
三、比较大的功率和比较高的能量转换效率
24
光纤激光器
光纤激光器主要由泵源、耦合器、掺稀土元素光纤、谐振腔等部件构成。泵源由一个或多个大功率激光二极管构成, 其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合到作为增益介质的掺稀土元素光纤内, 泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收, 形成粒子数反转, 受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。
向，不相干激光：受激辐射，单色性好, 方向性好，
相干性好，亮度高.
4
光的电磁波特性
电磁波是一种横波，电场方向、磁场方向以及传播方向三者相互垂直。光是一种电磁波，也是一种横波，影响光场能量分布的是电场强度矢量E，所以光的振动方向即为电场矢量E的方向。
5
光的偏振状态
6
线偏振：光振动限于某一确定的平面内，光矢量在垂直于传播方向的平面内的投影为一直线。圆偏振：偏振面相对于传播方向随时间以圆频率w 旋转，且在垂直于传播方向的平面上的投影构成一个圆。椭圆偏振：偏振面相对于传播方向随时间以圆频率w 旋转，且在垂直于传播方向的平面上的投影构成一个椭圆。
19
典型激光器
激光器
固体激光气体激光染料激光半导体激光纤激光
器
器
器
光器
器
二氧化碳激光器
掺镱光纤激光器
20
激光器的组成
常用激光器由三部分组成：
工作物质泵浦源
光学谐振腔
激励能源
工作物质
M1 谐振腔
激光器结构示意图
激光
M2
21
轴快流二氧化碳激光器
22
激光器工作物质
CO2激光器的工作物质由CO2，N2和He三种气体组成。 CO2：产生激光辐射的气体 N2：起能量传递作用，增加激光上能级粒子数的累积 He：1. 有利于激光下能级的抽空；2. 实现有效的传热
其次，正是由于CO2和光纤激光两者的波长相差一个数量级，前者是不能用光纤传输的，后者可以用光纤传输，大大增加了加工的柔性化程度。
再次，光纤激光的光电转化率高达25%以上，而CO2 激光的光电转化率只有10%左右，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。
27
切割机外光路系统
在外光路设计时，首先要了解激光器的特性，激光器的发散角、出口光斑的直径大小，激光器光腰所在的位置，光腰处的光斑尺寸大小，选出最佳光程有效范围，设计时尽可能将光腰位置设置在设备行程的中间，保持切割近端和远端不会有太大的差别。
7
激光是一种偏振光，这是由激光形成的原理决定的。
受激辐射的特点：受激辐射所产生的光子与外来光子具有相同的：
相位信息传播方向偏振状态
8
由于激光在谐振腔内部金属表面的来回反射，最终会形成一种有着固定偏振方向的线偏振光。
垂直于入射面的分量更容易反射，平行于入射面的分量更容易投射。
由于线偏振光在激光切割中存在一定的缺陷性，所以现在都选用圆偏振光来进行切割。