激光切割機是將從激光器發(fā)射出的激光,經(jīng)光路系統(tǒng),聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面,使工件達到熔點或沸點,同時與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。
隨著光束與工件相對位置的移動,最終使材料形成切縫,從而達到切割的目的。
激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統(tǒng)的機械刀,具有精度高,切割快速,不局限于切割圖案限制,自動排版節(jié)省材料,切口平滑,加工成本低等特點,將逐漸改進或取代于傳統(tǒng)的金屬切割工藝設備。激光刀頭的機械部分與工件無接觸,在工作中不會對工件表面造成劃傷;激光切割速度快,切口光滑平整,一般無需后續(xù)加工;切割熱影響區(qū)小,板材變形小,切縫窄(0.1mm~0.3mm);切口沒有機械應力,無剪切毛刺;加工精度高,重復性好,不損傷材料表面;數(shù)控編程,可加工任意的平面圖,可以對幅面很大的整板切割,無需開模具,經(jīng)濟省時。
與傳統(tǒng)的氧乙炔、等離子等切割工藝相比,激光切割速度快、切縫窄、熱影響區(qū)小、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑,同時可激光切割的材料種類多,包括碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復合材料等。隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術的日新月異,激光切割技術已廣泛應用于汽車、機械、電力、五金以及電器等領域。近年來,激光切割技術正以的速度發(fā)展,每年都以15%~20%的速度增長。我國自1985年以來,更是以每年近25%的速度增長。當前,我國激光切割技術的整體水平與*國家相比還存在著不小的差距,因此,在國內市場激光切割技術具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的應用空間 [1] 。
激光切割機在切割過程中,光束經(jīng)切割頭的透鏡聚焦成一個很小的焦點,使焦點處達到高的功率密度,其中切割頭固定在z軸上。這時,光束輸入的熱量遠遠超過被材料反射、傳導或擴散的部分熱量,材料很快被加熱到熔化與汽化溫度,與此同時,一股高速氣流從同軸或非同軸側將熔化及汽化了的材料吹出,形成材料切割的孔洞。隨著焦點與材料的相對運動,使孔洞形成連續(xù)的寬度很窄的切縫,完成材料的切割。
當前,激光切割機的外光路部分主要采用的是飛行光路系統(tǒng)。從激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)過反射鏡1、2、3到達切割頭上的聚焦透鏡,聚焦后在待加工材料表面形成光斑。其中反射鏡片1固定在機身上不動;橫梁上反射鏡2隨著橫梁的運動作x向運動;z軸上的反射鏡片3隨z軸的運動作y向的運動。從圖中不難看出,在切割過程中,隨著橫梁作x向運動,z軸部分作y向運動,光路的長度時刻發(fā)生著變化。