激光切割機簡介

數(shù)控激光切割機是用激光作為工具（刀具）對工件進行切割加工的機床。激光切割機的發(fā)展與激光器技術有關，激光器從最初的YAG（固體激光器）、CO2（二氧化碳激光器）再到現(xiàn)在主流的光纖激光器，經(jīng)歷了三代發(fā)展，本文主要介紹CO2數(shù)控激光切割機和光纖激光切割機。激光切割激光切割是當前材料加工中一種先進且應用廣泛的切割工藝，它是一種熱切割加工方法，利用高能量密度的激光束作為“切割刀具”對材料進行切割。高功率密度的激光束照射工件，使被照射的材料迅速達到燃點或熔化、燒蝕，同時，借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而完成工件切割。數(shù)控激光切割機具有精密制造、異形加工、柔性切割、一次成形、速度快、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中解決了許多常規(guī)方法無法解決的難題，激光切割機的出現(xiàn)對工業(yè)的發(fā)展具有劃時代的意義。激光能切割大多數(shù)金屬材料和非金屬材料。在電氣制造業(yè)，主要用于鈑金開關柜加工；在運輸機械行業(yè)，主要用于輸送機械、搬運車輛、裝卸機械的制造；在石油化工行業(yè)，主要用于切割石油篩縫管；在汽車制造業(yè)，主要用于切割形狀復雜的車身薄板以及各種曲面件等，包括平面切割、三維切割；在工程機械制造業(yè)，主要用于機械結構件的加工；在醫(yī)療器械業(yè)，主要用于醫(yī)療機械的制造，可以滿足醫(yī)療機械精密度、安全性、表面粗糙度等方面的要求；在裝飾行業(yè)中，主要用于切割各種公共休閑場所的裝飾，如廳堂墻裝飾、廣告招牌等；在包裝業(yè)中，主要用于加工各種形狀、不同大小的包裝盒等。激光切割機硬件主要由床身、橫梁、工作臺、激光器、切割頭、穩(wěn)壓器、水冷機、電控柜、氣源（氧氣、氮氣、空氣）組成，系統(tǒng)包含電氣系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、光學系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，是集機、光、電、氣、液于一體的自動化設備。機床制造過程中使用的工藝有折彎、焊接、機加工、裝配等。機械傳動結構有絲杠螺母、齒輪齒條、同步帶，機械傳動以齒輪齒條傳動為主，主要原因是齒輪傳動瞬時傳動精確，能承受重載，效率高。CO2數(shù)控激光切割機我司研發(fā)生產(chǎn)的LC系列CO2數(shù)控激光切割機如圖1所示，機床主機包含實現(xiàn)X、Y、Z軸運動的機械部分和用于放置加工板材的工作臺（常見的是單臺面齒板工作臺和鏈輪傳動交換工作臺），龍門懸掛式結構，傳動部分采用大導程絲杠傳動，橫梁在固定梁上進行Y軸向運動，隨動滑座在橫梁上進行X軸向運動，切割頭相對板材可在隨動滑座上進行上、下（Z軸）移動。圖1LC系列數(shù)控激光切割機外形圖激光器是產(chǎn)生激光光源的裝置，是激光切割機的核心部件。CO2激光器的發(fā)光原理如圖2所示，外部氣體由二氧化碳、氮氣、氦氣組成三元氣體，充入諧振腔內(nèi)，通過4萬伏的高電壓產(chǎn)生激光，激光在尾鏡、折射鏡、前鏡之間循環(huán)，最后從前鏡輸出激光束。CO2數(shù)控激光切割機的優(yōu)點是可以切不銹鋼，切割的不銹鋼斷面細膩，也可以切非金屬材料（如亞克力、有機玻璃等）。缺點是其光電轉(zhuǎn)換率不高，在8%～12%，耗電量高，設備維護費用高，外部氣體帶入的灰塵會堆積在鏡片上產(chǎn)生燒痕，鏡片更換的費用高。加上新一代光纖激光器的發(fā)展，CO2激光器在工業(yè)領域上逐漸被淘汰。光纖激光切割機我司研發(fā)生產(chǎn)的FC系列光纖激光切割機如圖2所示，龍門式結構，傳動部分采用齒輪齒條傳動，橫梁在床身上進行X軸向運動，滑座在橫梁上進行Y軸向運動，切割頭安裝在滑座滑板上，通過絲杠或模組進行Z軸向運動。圖2CO2激光器發(fā)光原理示意圖圖3FC系列激光切割機外形圖光纖激光器的發(fā)光原理如圖4所示，激光器由模塊組成，模塊代表一段功率，模塊相加合成總功率。模塊內(nèi)是泵浦源，泵浦源發(fā)出泵浦光通過耦合器產(chǎn)生一根光纖發(fā)出激光。圖4光纖激光器發(fā)光原理示意圖光纖激光切割機的優(yōu)點是光電轉(zhuǎn)換率達25%，耗電量低，增益介質(zhì)為稀土元素，設備費用低。缺點是比CO2數(shù)控激光切割機切割的不銹鋼斷面粗糙，切割頭組裝密封性要求高。結束語激光技術經(jīng)歷了幾次重大的變革，目前行業(yè)還是有很多的技術難點需要攻克，大致會從以下四個方面發(fā)展：高速高精機床、能承受高功率的切割頭結構、穿孔工藝及機床智能化上下料與