激光切割

作者:云工廠      選擇源:云工廠   時間:2016年09月03日

常用加工工藝:CNC車床加工


工藝簡介

  激光切割工藝采用激光束照射到金屬板表面時釋放的能量來使金屬熔化并蒸發。激光源一般用二氧化碳激光束,工作功率為500~2500瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低,但是,通過透鏡和反射鏡,激光束聚集在很小的區域。能量的高度集中能夠進行迅速局部加熱,使金屬蒸發。此外,由于能量非常集中,所以,僅有少量熱傳到金屬的其它部分,所造成的變形很小或沒有變形,利用激光可以非常準確的切割復雜形狀的坯料,所切割的坯料不必再作進一步的處理。

激光切割工藝 激光切割工藝 激光切割工藝 

工藝特點

  激光切割與其他熱切割方法相比較,總的特點是切割速度快、質量高。具體概括為如下幾個方面

  優點:

  1、切割質量好

  由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快,因此激光切割能夠獲得較好的切割質量。

  ① 激光切割切口細窄,切縫兩邊平行并且與表面垂直,切割零件的尺寸精度可達±0.05mm

  ② 切割表面光潔美觀,表面粗糙度只有幾十微米,甚至激光切割可以作為最后一道工序,無需機械加工,零部件可直接使用。

  ③ 材料經過激光切割后,熱影響區寬度很小,切縫附近材料的性能也幾乎不受影響,并且工件變形小,切割精度高,切縫的幾何形狀好,切縫橫截面形狀呈現較為規則的長方形。

  2、切割效率高

  由于激光的傳輸特性,激光切割機上一般配有多臺數控工作臺,整個切割過程可以全部實現數控。操作時,只需改變數控程序,就可適用不同形狀零件的切割,既可進行二維切割,又可實現三維切割。

  3、切割速度快

  用功率為1200W的激光切割2mm厚的低碳鋼板,切割速度可達600cm/min;切割5mm厚的聚丙烯樹脂板,切割速度可達1200cm/min。材料在激光切割時不需要裝夾固定,既可節省工裝夾具,又節省了上、下料的輔助時間。

  4、非接觸式切割

  激光切割時割炬與工件無接觸,不存在工具的磨損。加工不同形狀的零件,不需要更換刀具,只需改變激光器的輸出參數。激光切割過程噪聲低,振動小,無污染。

  5、切割材料的種類多

  與氧乙炔切割和等離子切割比較,激光切割材料的種類多,包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復合材料、皮革、木材及纖維等。但是對于不同的材料,由于自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同,表現出不同的激光切割適應性。

  缺點:

  1、激光切割由于受激光器功率和設備體積的限制,激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材,而且隨著工件厚度的增加,切割速度明顯下降。 

  2、激光切割設備費用高,一次性投資大。


工藝要點

  1、激光切割機機械結構設計。這主要體現在橫梁和機床結構設計上。橫梁設計時必須輕巧靈活,機床結構要求具有高剛性和高穩定性。這些是實現激光高精密切割的基礎要素。

  2、激光切割機數控技術。這需要高質量的控制系統。要具備激光專有控制功能、高速運行下良好的機床運動控制性能和遠程診斷與控制功能。

  3、高功率激光光束傳輸聚焦技術。光束質量是激光切割質量的關鍵,關鍵技術包括:專有光束質量控制、光束半徑調整、束腰補償、視頻光束校準系統等。

  4、激光切割機專有技術。其中包括邊緣監測、電容高度跟蹤、切割監測、穿透檢測等。

  5、激光切割機專用CAD/CAM軟件系統。為配合激光切割的圖形轉換,使編寫復雜零件程序的工作變得簡單流暢,編輯和修改也非常方便,需要開發設計專門的CAD/CAM軟件系統。

  6、高功率激光切割頭設計。

  7、激光切割工藝研究,尤其是針對曲面切割、鈦合金切割、厚板材切割等工藝的研究。


應用范圍

  大多數激光切割機都由數控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法,幾乎可以切割所有的材料,包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

  在汽車制造領域,小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領域,激光切割技術主要用于特種航空材料的切割,如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。

  激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為廣泛的應用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料,如氮化硅、陶瓷、石英等;還能切割加工柔性材料,如布料、紙張、塑料板、橡膠等,如用激光進行服裝剪裁,可節約衣料10%12%,提高功效3倍以上。

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