小型二氧化碳激光切割機(jī)

激光切割是應(yīng)用激光聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在計(jì)算機(jī)的控制下，通過(guò)脈沖使激光器放電，從而輸出受控的重復(fù)高頻率的脈沖激光，形成一定頻率，一定脈寬的光束，該脈沖激光束經(jīng)過(guò)光路傳導(dǎo)及反射并通過(guò)聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上，形成一個(gè)個(gè)細(xì)微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。諧振腔內(nèi)的分子活動(dòng)在釋放出光的同時(shí)也釋放出熱量，這就需要一個(gè)冷卻系統(tǒng)來(lái)冷卻激體。每一個(gè)高能量的激光脈沖瞬間就把物體表面濺射出一個(gè)細(xì)小的孔，在計(jì)算機(jī)控制下，激光加工頭與被加工材料按預(yù)先繪好的圖形進(jìn)行連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)打點(diǎn)，這樣就會(huì)把物體加工成想要的形狀。

切割精度是判斷數(shù)控激光切割機(jī)質(zhì)量好壞的一要素。影響數(shù)控激光切割機(jī)的切割精度的四大因素：

1、激光發(fā)生器的激光凝聚的大小。聚集之后如果光斑非常小，則切割精度非常高，要是切割之后的縫隙也非常小。每一個(gè)高能量的激光脈沖瞬間就把物體表面濺射出一個(gè)細(xì)小的孔，在計(jì)算機(jī)控制下，激光加工頭與被加工材料按預(yù)先繪好的圖形進(jìn)行連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)打點(diǎn)，這樣就會(huì)把物體加工成想要的形狀。則說(shuō)明激光切割機(jī)的精度非常之高，品質(zhì)則非常高。但激光器發(fā)出的光束為錐形，所以切出來(lái)的縫隙也是錐形。這種條件下，工件厚度越大，精度也就會(huì)越低，因此切縫越大。

2、工作臺(tái)的精度。工作臺(tái)的精度如果非常高，則讓切割的精度也隨之提高。因此工作臺(tái)的精度也是衡量激光發(fā)生器精度的一個(gè)非常重要的因素。

（1）穿孔：(Blast drilling)，材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一凹坑,然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小與板厚有關(guān),穿孔平均直徑為板厚的一半,因此對(duì)較厚的板穿孔孔徑較大,且不圓,不宜在要求較高的零件上使用（如石油篩縫管）,只能用于廢料上。（2）脈沖穿孔：（Pulsedrilling）采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮?dú)庾鳛檩o助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴(kuò)展,氣體壓力較切割時(shí)的氧氣壓力小。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時(shí)相同,飛濺較大。

（2）脈沖穿孔：（Pulse drilling）采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮?dú)庾鳛檩o助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴(kuò)展,氣體壓力較切割時(shí)的氧氣壓力小。每個(gè)脈沖激光只產(chǎn)生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時(shí)間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成,立即將輔助氣體換成氧氣進(jìn)行切割。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質(zhì)量?jī)?yōu)于穿孔。為此所使用的激光器不但應(yīng)具有較高的輸出功率；更重要的時(shí)光束的時(shí)間和空間特性,因此一般橫流CO2激光器不能適應(yīng)激光切割的要求。

CO2氣體激光器

自從激光技術(shù)被引入切割金屬薄板，CO2激光器就雄踞市場(chǎng)。在同樣的情況下，切割不銹鋼和切割鋁其精度就會(huì)非常不同，不銹鋼的切割精度就會(huì)高一些，而且切面也會(huì)光滑一些。CO2激光光源需要很多能量來(lái)激發(fā)氮分子來(lái)與CO2分子（激體）產(chǎn)生碰撞，促使它們發(fā)射光子，終形成可以割穿金屬的激光束。諧振腔內(nèi)的分子活動(dòng)在釋放出光的同時(shí)也釋放出熱量，這就需要一個(gè)冷卻系統(tǒng)來(lái)冷卻激體。這意味著在冷卻過(guò)程中要消耗更多能量，進(jìn)一步減低了能效。