切割質(zhì)量

切割精度是判斷數(shù)控激光切割機質(zhì)量好壞的要素。影響數(shù)控激光切割機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。則說明激光切割機的精度非常之高，品質(zhì)則非常高。但激光器發(fā)出的光束為錐形，所以切出來的縫隙也是錐形。5ms-2ms激光器：雙燈鍍金聚光腔切割接口卡：CNC3000控制卡切割軟件：適應(yīng)PLT,DXF等格式制冷功率：4W重復(fù)定位精度：±0。這種條件下，工件厚度越大，精度也就會越低，因此切縫越大。

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

3、激光光束凝聚成錐形。切割時，激光光束是以錐形向下的，這時如果切割的工件的厚度非常大，切割的精度就會降低，則切出來的縫隙就會非常大。

4、切割的材料不同，也會影響到激光切割機的精度。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。

一般來說，激光切割質(zhì)量可以由以下6個標準來衡量。

1.切割表面粗糙度Rz

2.切口掛渣尺寸

3.切邊垂直度和斜度u

4.切割邊緣圓角尺寸r

5.條紋后拖量n

6.平面度F

噴嘴設(shè)計及氣流控制

噴嘴設(shè)計及氣流控制技術(shù)： 激光切割鋼材時,氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從而形成一個氣流束。對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應(yīng)；同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。因此，除光束的質(zhì)量及其控制直接影響切割質(zhì)量外,噴嘴的設(shè)計及氣流的控制（如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等）也是十分重要的因素。304中最為重要的元素是Ni、Cr，但是又不僅限于這兩個元素。

激光切割用的噴嘴采用簡單的結(jié)構(gòu),即一錐形孔帶端部小圓孔（如圖4）。通常用實驗和誤差方法進行設(shè)計。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,因此不進行流體力學(xué)計算與分析。在使用時從噴嘴側(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)一定距離到達工件表面,其壓力稱切割壓力Pc,最后氣體膨脹到大氣壓力Pa。現(xiàn)常用的分類方法是按鋼板的組織結(jié)構(gòu)特點和鋼板的化學(xué)成分特點以及兩者相結(jié)合的方法分類。研究工作表明隨著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。

可用下列公式計算： V=8.2d2(Pg 1)

V-氣體流速 L/min

d-噴嘴直徑 mm

Pg-噴嘴壓力（表壓）bar

對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當(dāng)噴嘴壓力超過此值時,氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度（n）兩因素有關(guān)：如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。當(dāng)噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1 1/n)1 n/2時（Pn；4bar）,氣流正常斜激波封變?yōu)檎げ?切割壓力Pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。當(dāng)前，我國激光切割技術(shù)的整體水平與先進國家相比還存在著不小的差距，因此，在國內(nèi)市場激光切割技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的應(yīng)用空間[1]。

為進一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動力學(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,見圖4。試驗結(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）時切割速度只能達到2.75m/min（碳鋼板厚為2mm）。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時切割速度可達到3.5m/min和5.5m/min。為了減少大型沖壓模具的制造周期,又發(fā)展了數(shù)控步?jīng)_與電加工技術(shù)。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。

高切割壓力區(qū)緊鄰噴嘴出口,工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而穩(wěn)定,是工業(yè)生產(chǎn)中切割手扳常用的工藝參數(shù)。第二高切割壓力區(qū)約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力Pc也較大,同樣可以取得好的效果,并有利于保護透鏡,提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區(qū)由于距噴嘴出口太遠,與聚焦光束難以匹配而無法采用。反之當(dāng)切割近端光程減小時,使補償光路增加,以保持光程長度一致。

數(shù)控切割機床

由三部分組成，即工作臺（一般為精密機床）、光束傳輸系統(tǒng)（有時稱外光路，即激光器發(fā)出的光束到達工件前整個光程內(nèi)光束的傳輸光學(xué)、機械構(gòu)件）和微機數(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。

五軸機

工業(yè)生產(chǎn)中有時遇到需要切割三維立體構(gòu)件的問題，而一般的二軸、三軸激光切割機只能切割二維平面工件，這就需要裝備有機械手的切割機，即五軸機。