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激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統(tǒng)的機(jī)械刀,具有精度高,切割快速,不局限于切割圖案限制,自動排版節(jié)省材料,切口平滑,加工成本低等特點,將逐漸改進(jìn)或取代于傳統(tǒng)的金屬切割工藝設(shè)備。激光刀頭的機(jī)械部分與工件無接觸,在工作中不會對工件表面造成劃傷;激光切割速度快,切口光滑平整,一般無需后續(xù)加工;切割熱影響區(qū)小,板材變形小,切縫窄(0.1mm~0.3mm);切口沒有機(jī)械應(yīng)力,無剪切毛刺;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。加工精度高,重復(fù)性好,不損傷材料表面;數(shù)控編程,可加工任意的平面圖,可以對幅面很大的整板切割,無需開模具,經(jīng)濟(jì)省時。
目前,民用激光發(fā)生器由于制造成本等原因,所發(fā)出的激光光束都具有一定的發(fā)散角,呈“錐形”。當(dāng)“錐形”的高度改變時(相當(dāng)于激光切割機(jī)光路長度改變),聚焦透鏡表面的光束橫截面面積也隨之改變。此外,光還具有波的性質(zhì),因此,不可避免地會出現(xiàn)衍射現(xiàn)象,衍射會使光束在傳播過程中發(fā)生橫向擴(kuò)展,該現(xiàn)象存在于所有的光學(xué)系統(tǒng)中,能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用,當(dāng)光路長度變化時,作用在透鏡表面的光束直徑時刻發(fā)生著變化,這就會引起焦點大小和焦點深度的變化,但對焦點位置的影響很小。在同樣的情況下,切割不銹鋼和切割鋁其精度就會非常不同,不銹鋼的切割精度就會高一些,而且切面也會光滑一些。如果焦點大小和焦點深度在連續(xù)加工中發(fā)生變化,必然會對加工產(chǎn)生很大影響,比如,會造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會割不透或燒蝕板材等 。
數(shù)控切割機(jī)床由三部分組成,即工作臺(一般為精密機(jī)床)、光束傳輸系統(tǒng)(有時稱外光路,即激光器發(fā)出的光束到達(dá)工件前整個光程內(nèi)光束的傳輸光學(xué)、機(jī)械構(gòu)件)和微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。按切割柜與工 作臺相對移動的方式,可分為以下三種類型:
(1)在切割過程中,光束(由割炬射出)與工作臺都移動,一般光束沿Y向移,工作臺在X向移。
(2)在切割過程中,只有光束(割炬)移動,工作臺不移動。
(3)在切割過程中,只有工作臺移動,而光束(割炬)則固定不動。