激光切割的優(yōu)點(diǎn)之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度與面積成反比，所以焦點(diǎn)光斑直徑盡可能的小，以便產(chǎn)生一窄的切縫；同時(shí)焦點(diǎn)光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小,焦點(diǎn)光斑直徑就越小。但切割有飛濺,透鏡離工件太近容易將透鏡損壞，因此一般大功率CO2激光切割機(jī)工業(yè)應(yīng)用中廣泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。實(shí)際焦點(diǎn)光斑直徑在0.1~0.4mm之間。對(duì)于高質(zhì)量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關(guān)。為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾（Laval）噴嘴。例如用5〃的透鏡切碳鋼,焦深為焦距的 2%范圍內(nèi),即5mm左右。因此控制焦點(diǎn)相對(duì)于被切材料表面的位置十分重要。

     激光切割用的噴嘴采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),即一錐形孔帶端部小圓孔。通常用實(shí)驗(yàn)和誤差方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經(jīng)常更換,因此不進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算與分析。在使用時(shí)從噴嘴側(cè)面通入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經(jīng)一定距離到達(dá)工件表面,其壓力稱切割壓力Pc,后氣體膨脹到大氣壓力Pa。對(duì)于容易受熱破壞的脆性材料，通過(guò)激光束加熱進(jìn)行高速、可控的切斷，稱為控制斷裂切割。研究工作表明隨著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。

   為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾（Laval）噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國(guó)漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn),見(jiàn)圖4。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。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa（或4bar）時(shí)切割速度只能達(dá)到2.75m/min（碳鋼板厚為2mm）。從圖中不難看出，在切割過(guò)程中，隨著橫梁作x向運(yùn)動(dòng)，z軸部分作y向運(yùn)動(dòng)，光路的長(zhǎng)度時(shí)刻發(fā)生著變化。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時(shí)切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。

    激光切割加工過(guò)程中，對(duì)于激光切割的粗糙度是有要求的，特別是中厚板的工件，在切割過(guò)程中如果不注意的話很有可能造成切割的失誤，所在一般都要求必須控制激光切割機(jī)切割面的粗糙度。設(shè)備開(kāi)動(dòng)時(shí)操作人員不得擅自離開(kāi)崗位或托人待管，如的確需要離開(kāi)時(shí)應(yīng)停機(jī)或切斷電源開(kāi)關(guān)。對(duì)于厚度2mm以上板材的激光切割，切割面粗糙度的分布是不均勻的，沿厚度方向差別很大，其變化狀況有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)： 

　1)切割面的形貌分為截然不同的兩部分，上部表面平整光滑，切割條紋整齊、細(xì)密，粗糙度值小；下部切割條紋紊亂，表面不平整，粗糙度值大。上部具有激光束直接作用的特點(diǎn)，下部則有熔化金屬?zèng)_刷的特征。

   2)切割面上部區(qū)域內(nèi)的表面粗糙度大體上是均勻一致的，不隨高度而變化;而下部區(qū)域的表面粗糙度則隨高度而變化，越靠近下緣，表面粗糙度值越大，下緣處的表面粗糙度達(dá)到大值。無(wú)論是連續(xù)激光切割機(jī)激光切割，還是脈沖激光切割，切割面都顯示有明顯的上、下兩部分，所不同的是脈沖激光切割面上部的切割條紋與脈沖頻率有對(duì)應(yīng)關(guān)系：頻率越高，條紋越細(xì)密，表面粗糙度越值而連續(xù)激光切割時(shí)切割面上部的切割條紋密度和表面粗造度則主要與切割速度有關(guān)。5）光纖激光切割機(jī)各導(dǎo)軌應(yīng)經(jīng)常清理，排除粉塵等雜物，保證設(shè)備正常齒條要經(jīng)常擦拭，加潤(rùn)滑油，保證潤(rùn)滑而無(wú)雜物。

   因此在評(píng)價(jià)切割面質(zhì)量時(shí)應(yīng)以下緣表面粗糙度為基準(zhǔn)。但真正的下緣只是一根線，其粗糙度難于測(cè)量，這可以通過(guò)測(cè)量臨近下緣處的粗糙度代替。