激光切割的优点之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度与面积成反比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近容易将透镜损坏,因此一般大功率CO2激光切割机工业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。对于高质量的切割,有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5〃的透镜切碳钢,焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。在工业生产中确定焦点位置的简便方法有三种:(1)打印法:使切割部件从上往下运动,在塑料板上进行激光束打印,打印直径小处为焦点。
切割穿孔技术:任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法:
爆裂穿孔:(Blast drilling),材料经连续激光的照射后在中心形成一凹坑,然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小与板厚有关,爆裂穿孔平均直径为板厚的一半,因此对较厚的板爆裂穿孔孔径较大,且不圆,不宜在要求较高的零件上使用(如石油筛缝管),只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同,飞溅较大。在广告行业主要适用于木板、双色板、有机玻璃、彩色纸等材料的加工。
多年来,国外发展了综合激光切割和机械冲孔技术的激光冲切机,这种机械对复杂形状的工件用机械方法模冲出内孔,然后用激光切割方法切出外缘和需要长距离切割的线条。工件在切割前,对其进行激光切割的可行性以及切割过程中可能出现的问题要预先予 以考虑。比如,此类材料可否进行激光切割?其切割的难点在哪里?是否需要对样品进行试割?如何达到切割的质量和精度的要求?对于激光切割机来讲,无论是平板切割还是管材切割,想要设备按照既定的图形进行加工,关键就在于参与加工的各个轴动态响应性的高低及相互之间的配合问题。工件切割的基准起始点放在哪里?等等。影响激光切割质量的因素很多,激光切割的一个重要优点在于可以对过程中的主要因素实施高度控制,使切割出的工件充分满足客户的要求,并且重复性很好。这些主要因素由切割速度、焦点位置、辅助气体压力、激光输出功率等工艺参数构成。除了以上4个重要的变量以外,可能对切割质量产生影响的因素还包括光束参数(模式和功率、激光束的偏振、激光束的聚焦、脉冲波光束)和工件特性(材料表面反射率、材料表面状态),以及割炬和喷嘴、外光路系统、工件固定等其他因素。
对于激光切割机来讲,无论是平板切割还是管材切割,想要设备按照既定的图形进行加工,关键就在于参与加工的各个轴动态响应性的高低及相互之间的配合问题。如果在加工过程中,各轴的整体响应太慢,或者某些位置出现一个轴偏差小,另一个轴偏差大的情况,则就会出现加工轮廓变形的问题。而导致这种偏差不一致情况出现的原因众多,有机械的、外力的、伺服响应性、控制系统等因素,或是多因素叠加影响。因此,解决此类问题的关键在于各轴有较好的动态响应性及相互之间的配合的协调性,使其能比较严格地按照既定目标进行加工动作。伺服电机作为一个承接机械与控制系统的中间执行机构,能在一定程度上弥补、优化、协调各个系统的动作,以达到更的控制目的。按规定穿戴好劳动防护用品,在激光束附近必须佩带符合规定的防护眼镜。