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淺談數控切割機的穿孔能力知識簡介
2012/8/23 朋信天下

    數控切割應用中常見的熱切割加工方式以火焰切割和等離子切割最為普及,但從切割質量及切割效果來看,激光切割較前者又要提高不少,考慮到激光切割原理相對火焰及等離子切割更為復雜,針對其切割工藝的相關問題相信不少企業及用戶了解也不是很多,它是利用從激光發生器發射出的激光束,經光路系統,聚焦成高功率密度的激光束照射條件,激光熱量被工件材料吸收,工件溫度急劇上升,到達沸點后,材料開始汽化并形成孔洞,伴隨高壓的氣流,隨著光束與工件相對位置的移動,最終使材料形成切縫。切縫時的工藝參數(切割速度,激光器功率,氣體壓力等)及運動軌跡均由數控系統控制,割縫處的熔渣被一定壓力的輔助氣體吹除。


   1.切割穿孔技術
  任何一種熱切割技術,除少數情況可以從板邊緣開始外,一般都必須在板上穿一個小孔。之前在激光沖壓復合機上是用沖頭先沖出一個孔,然后再用激光從小孔處開始進行切割。對于沒有沖壓裝置的激光切割機有兩種穿孔的基本方法:
  爆破穿孔——材料經連續激光的照射后在中心形成一個凹坑,然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一個孔。一般孔的大小與板厚有關,爆破穿孔平均直徑為板厚的一半,因此對較厚的板爆破穿孔孔徑較大,且不圓,不宜在加工精度要求較高的零件上使用,只能用于廢料上。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時相同,飛濺較大。
  脈沖穿孔——采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮氣作為輔助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴展,氣體壓力較切割時的氧氣壓力小。每個脈沖激光只產生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成,立即將輔助氣體換成氧氣進行切割。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質量優于爆破穿孔。為此所使用的激光器不但應具有較高的輸出功率;更重要的是光束的時間和空間特性,因此一般橫流CO2激光器不能適應激光切割的要求。此外脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統,以實現氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。

  在采用脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質量的切口,從工件靜止時的脈沖穿孔到工件等速連續切割的過渡技術應加以重視。從理論上講通常可改變加速段的切割條件,如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等,但實際上由于時間太短改變以上條件的可能性不大。在工業生產中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現實,具體方法是改變脈沖寬度;改變脈沖頻率;同時改變脈沖寬度和頻率。實際結果表明,第3種效果最好。


   2.切割加工小孔(直徑小與板厚)變形情況的分析
  這是因為機床(只針對大功率激光切割機)在加工小孔時不是采取爆破穿孔的方式,而是用脈沖穿孔(軟穿刺)的方式,這使得激光能量在一個很小的區域過于集中,將非加工區域也燒焦,造成孔的變形,影響加工質量。這時我們應在加工程序中將脈沖穿孔(軟穿刺)方式改為爆破穿孔(普通穿刺)方式,加以解決。而對于較小功率的激光切割機則恰好相反,在小孔加工時應采取脈沖穿孔的方式才能取得較好的表面光潔度。


    隨著激光切割技術的發展,激光切割運用的領域也越來越廣泛,適用的材料也越來越多。但是不同的材料具有不同的特性,所以在使用激光切割時需要注意的事項也不同。

 

 

 

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