激光切割

作者:云工厂         选择源:云工厂

常用加工工艺:CNC车床加工复模


工艺简介

      激光切割工艺采用激光束照射到金属板表面时释放的能量来使金属熔化并蒸发。激光源一般用二氧化碳激光束,工作功率为500~2500瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低,但是,通过透镜和反射镜,激光束聚集在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热,使金属蒸发。此外,由于能量非常集中,所以,仅有少量热传到金属的其它部分,所造成的变形很小或没有变形,利用激光可以非常准确的切割复杂形状的坯料,所切割的坯料不必再作进一步的处理。

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优缺点

      激光切割与其他热切割方法相比较,总的特点是切割速度快、质量高。具体概括为如下几个方面优点。

      ⑴ 切割质量好

      由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快,因此激光切割能够获得较好的切割质量。

      ① 激光切割切口细窄,切缝两边平行并且与表面垂直,切割零件的尺寸精度可达±0.05mm

      ② 切割表面光洁美观,表面粗糙度只有几十微米,甚至激光切割可以作为最后一道工序,无需机械加工,零部件可直接使用。

      ③ 材料经过激光切割后,热影响区宽度很小,切缝附近材料的性能也几乎不受影响,并且工件变形小,切割精度高,切缝的几何形状好,切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。

      ⑵ 切割效率高由于激光的传输特性,激光切割机上一般配有多台数控工作台,整个切割过程可以全部实现数控。操作时,只需改变数控程序,就可适用不同形状零件的切割,既可进行二维切割,又可实现三维切割。

      ⑶ 切割速度快

      用功率为1200W的激光切割2mm厚的低碳钢板,切割速度可达600cm/min;切割5mm厚的聚丙烯树脂板,切割速度可达1200cm/min。材料在激光切割时不需要装夹固定,既可节省工装夹具,又节省了上、下料的辅助时间。

      ⑷ 非接触式切割

      激光切割时割炬与工件无接触,不存在工具的磨损。加工不同形状的零件,不需要更换刀具,只需改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低,振动小,无污染。

      ⑸ 切割材料的种类多

      与氧乙炔切割和等离子切割比较,激光切割材料的种类多,包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。但是对于不同的材料,由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同,表现出不同的激光切割适应性。

      缺点:

      激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制,激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材,而且随着工件厚度的增加,切割速度明显下降。 

      激光切割设备费用高,一次性投资大。

工艺要点

      1.激光切割机机械结构设计。这主要体现在横梁和机床结构设计上。横梁设计时必须轻巧灵活,机床结构要求具有高刚性和高稳定性。这些是实现激光高精密切割的基础要素。

      2.激光切割机数控技术。这需要高质量的控制系统。要具备激光专有控制功能、高速运行下良好的机床运动控制性能和远程诊断与控制功能。

      3.高功率激光光束传输聚焦技术。光束质量是激光切割质量的关键,关键技术包括:专有光束质量控制、光束半径调整、束腰补偿、视频光束校准系统等。

      4.激光切割机专有技术。其中包括边缘监测、电容高度跟踪、切割监测、穿透检测等。

      5.激光切割机专用CAD/CAM软件系统。为配合激光切割的图形转换,使编写复杂零件程序的工作变得简单流畅,编辑和修改也非常方便,需要开发设计专门的CAD/CAM软件系统。

      6.高功率激光切割头设计。

      7.激光切割工艺研究,尤其是针对曲面切割、钛合金切割、厚板材切割等工艺的研究。

应用范围

      大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。激光切割作为一种精密的加工方法,几乎可以切割所有的材料,包括薄金属板的二维切割或三维切割。

      在汽车制造领域,小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。在航空航天领域,激光切割技术主要用于特种航空材料的切割,如钛合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。

      激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。不仅可以切割硬度高、脆性大的材料,如氮化硅、陶瓷、石英等;还能切割加工柔性材料,如布料、纸张、塑料板、橡胶等,如用激光进行服装剪裁,可节约衣料10%12%,提高功效3倍以上。

 

 

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