一、激光切割机各部分的作用分析：

激光切割机的诞生给了我们工业的发展得到空前的提升，假如没有激光切割机，我们生活中很多复杂的时尚产品将会怎么样？我们国民经济又会怎么样？一切无法想象！既然激光切割机给我们经济、生活带来如此大的作用，关于激光切割机各个部分的重要作用，就是因为有一下的作用才能完成那高科技的产物。

1)机床主机部分：激光切割机机床部分，实现X、Y、Z轴的运动的机械部分，包括切割工作平台。用于安放被切割工件，并能按照控制程序正确而精准的进行移动，通常由伺服电机驱动。

2)激光发生器：产生激光光源的装置。

3)外光路：折射反射镜，用于将激光导向所需要的方向。为使光束通路不发生故障，所有反射镜都要保护罩加以保护，并通入洁净的正压保护气体以保护镜片不受污染。

4)数控系统：控制机床实现X、Y、Z轴的运动，同时也控制激光器的输出功率。

5)稳压电源：连接在激光器，数控机床与电力供应系统之间。主要起防止外电网干扰的作用。

6)切割头：主要包括腔体、聚焦透镜座、聚焦镜、电容式传感器和辅助气体喷嘴等零件。切割头驱动装置用于按照程序驱动切割头沿Z轴方向运动，由伺服电机和丝杆或齿轮等传动件组成。

7)操作台：用于控制整个切割装置的工作过程。

8)冷水机组：用于冷却激光发生器。激光器是利用电能转换成光能的装置，如CO2气体激光器的转换率一般为20%，剩余的能量就变换成热量。冷却水把多余的热量带走以保持激光发生器的正常工作。冷水机组还对机床外光路反射镜和聚焦镜进行冷却，以保证稳定的光束传输质量，并有效防止镜片温度过高而导致变形或炸裂。

9)气瓶：包括激光切割机工作介质气瓶和辅助气瓶，用于补充激光震荡的工业气体和供给切割头用辅助气体。

10)空压机、储气罐：提供和存储压缩空气。

11)空气冷却干燥机、过滤器：用于向激光发生器和光束通路供给洁净的干燥空气，以保持通路和反射镜的正常工作。

12)抽风除尘机：抽出加工时产生的烟尘和粉尘，并进行过滤处理，使废气排放符合环境保护标准。

13)排渣机：排除加工时产生的边角余料和废料等。

总和以上的分析，激光切割机的作用给社会的发展带来无可估量的财富，解决我们日常生活中的精、细、美苛刻的要求，带我们带来无限的创意产物。[1]

二、可加工材料

不锈钢、碳钢、合金钢、硅钢、弹簧钢、铝、铝合金、镀锌板、镀铝锌版、酸洗板、铜、银、金、钛等金属板材及管材切割。

激光切割机材料分析：随着激光切割技术的发展，激光切割运用的领域也越来越广泛，适用的材料也越来越多。但是不同的材料具有不同的特性，所以在使用激光切割时需要注意的事项也不同。方圆激光从事激光切割行业6年，经过长时间的不断实践总结出了针对不同材料使用激光切割时的注意事项。

结构钢：该材料用氧气切割时会得到较好的结果。当用氧气作为加工气体时，切割边缘会轻微氧化。对于厚度达4mm的板材，可以用氮气作为加工气体进行高压切割。这种情况下，切割边缘不会被氧化。厚度在10mm以上的板材，对激光器使用特殊极板并且在加工中给工件表面涂油可以得到较好的效果。

不锈钢：切割不锈钢需要：使用氧气，在边缘氧化不要紧的情况下；使用氮气以得到无氧化无毛刺的边缘，就不需要再作处理了。在板材表面涂层油膜会得到更好的穿孔效果，而不降低加工质量。

铝：尽管有高反射率和热传导性，厚度6mm以下的铝材可以切割，这取决于合金类型和激光器能力。当用氧切割时，切割表面粗糙而坚硬。用氮气时，切割表面平滑。纯铝因为其高纯非常难切割，只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铝材。否则反射会毁坏光学组件。

钛：钛板材用氩气和氮气作为加工气体来切割。其它参数可以参考镍铬钢。

铜和黄铜：两种材料都具有高反射率和非常好的热传导性。厚度1mm以下的黄铜可以用氮气切割；厚度2mm以下的铜可以切割，加工气体必须用氧气。只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铜和黄铜。否则反射会毁坏光学组件。

合成材料：切割合成材料时要牢记切割的危险和可能排放的危险物质。可加工的合成材料有：热塑性塑料、热硬化材料和人造橡胶。

有机物：在所有有机物切割中都存在着着火的危险（用氮气作为加工气体，也可以用压缩空气作为加工气体）。木材、皮革、纸板和纸可以用激光切割，切割边缘会烧焦（褐色）。

三、YAG激光切割机切割金属的优点

1、精度高：适用于精密配件的切割和各种工艺字、画的精细切割。

2、速度快：是线切割的100倍以上。

3、热影响区小，不易变形。切缝平整、美观，无需后序处理。

4、性价比极高：价格只有同类性能CO2激光切割机的1/3，及同等功效数控冲床的2/5。

5、使用成本很低：仅为同类CO2激光激光切割机的1/8～1/10，每小时成本仅为18元左右，CO2激光切割机每小时成本为150～180元左右。

6、后续维护费用很低：仅为同类CO2激光切割机的1/10～1/15，及同等功效数控冲床的1/3～1/4。

7、性能稳定，保证持续生产。固体YAG激光器是激光领域最稳定最成熟产品之一。

8、和数控冲床比较，YAG激光切割机具有以下优点：

（1）能完成各种复杂结构的加工，只要能在电脑上画出任何图像，该机都能完成加工。

（2）不需要开模，只在电脑上将图做出，产品马上就可以出来，即能快速开发新产品，又能节约成本。

（3）YAG切割机有自动跟踪系统，所以即能完成平面切割，也能完成各种高低不平的曲面切割。

（4）复杂的工艺要求数控冲床难以完成，激光切割都能做到。

（5）表面非常光滑，产品档次很高，数控冲床难以做到。

（6）成型的箱体（厚0.5米以内）需增加孔槽等处理，数控冲床无法处理，YAG数控金属激光切割机能解决。

四、激光切割机的切割质量检测：

1． 激光切割质量实时检测方法的选择

激光切割质量受到各种因素的综合影响，为了获得理想的切割质量，各个切割参数被限制在一个狭窄的范围内，目前仍只能靠反复的实验来摸索不同条件下合理的切割参数，不仅费时费力，而且无法对切割过程中的扰动因素作出响应。如何在不同的切割条件下迅速寻找到最优的切割参数并使之在切割过程保持稳定显得尤为重要。因此，有必在研究对激光切割质量进行在线检测并实时控制的方法。

高质量激光切割最主要的指标就是无切割缺陷且切割面粗糙度值小，所以实时检测的目标应能识别切割缺陷并能检测到反映切割面粗糙度的信息，其中以获得粗糙度的信息最重要，难度也最大。

在对切割面粗糙度检测方面，重要的研究成果就是发现切割前沿光辐射信号脉动频谱的主频等于切割面切割条纹的频率，而切割条纹的频率与粗糙度相关，这样用光电管检测到的辐射信号就与切割面粗糙度联系起来。这种方法的特点是检测设备和信号处理系统较简单，检测和处理的速度快，但该方法的不足之处是：

所提取的切割前沿光辐射信号的频谱和主频，只与切割面上部切割条纹相关，不反映下部切割条纹的情况，所得到不提最有价值的信息。

五、激光切割机参数对切割质量的影响：

1． 焦点位置对切割面粗糙度的影响：焦点位置对切口表面粗糙度的影响。

2． 激光功率和切割速度对切口宽度的影响：切口的宽度随激光功率的增加而增大，随切割速度增加而减小。

3． 激光功率对切割面粗糙度的影响：在一定的板厚和切割速度下，有一个最佳的激光功率范围，在这个范围内切割面的粗糙度最小。偏离最佳功率范围粗糙度就会增加；进一步增加或减小功率，就会产生过烧或挂渣缺陷。

激光功率可以划分为三个区：挂渣区、无缺陷区和过烧区。

1） 如激光功率太大，造成热输入过大使工件的熔化范围大于高压气流所能驱除的范围，熔融金属未能被气流完全吹除而产生过烧。

2） 如激光功率太小，热量不足，越靠近下缘熔融产物的温度越低，而粘度越大，因而未能被高压气流彻底吹除而滞留在切割面的下缘产生挂渣。严重时甚至不能切割形成切口。

3） 在无缺陷区内，有一个最佳的激光功率范围，此处切割面的粗糙度最小。

4． 切割速度对切割面粗糙度的影响

在一定的板厚下和激光功率下，有一个最佳的切割速度，此进的切割面粗糙度最小。偏离最佳切割速度粗糙度就会增加；进一步增加或减小切割速度，就会产生过烧或挂渣缺陷。

六、激光切割机系统性能对切割质量的影响：

1． 光束模式

光束的模式越低，聚焦后的焦斑尺寸越小，辐射照度越大，切口越窄，切割效率和切割质量也越高。

2． 光束偏振性

激光束的偏振性对激光切割质量和效率有很大影响。

如果采用偏振光进行切割，切割方向相对于光束的偏振方向发生变化，切割前沿对激光的吸收比就发生变化，从而影响到激光切割的效果。

1） 当切割方向与偏振方向平行时，切割前沿对激光的吸收比最高，所以切缝窄，切口垂直度和粗糙度低，切割速度快。

2） 当切割方向与偏振方向垂直时，切割前沿对激光的反射比最高，吸收比最小，而横向吸收比反而提高，所以切速下降，切口变宽，切割面粗糙度值亦增大。

3） 当切割方向与偏振方向成一斜角时，对激光吸收比最大的方向也与切割方向成一角度，结果切缝下部产生偏斜。

4） 为了防止因切割方向的改变引起切口形状和切割面质量的变化，应采用圆偏振光进行切割。圆偏振光的电矢量幅值在各个方向上都是相等的，所以切割前沿对激光的吸收比不会因切割方向的改变而变化，切口是均匀和整齐的。

为了将激光器输出的线代词 振光转变为圆偏振光，需在光束出口处加装圆偏振镜。

七、激光切割机切割面粗糙度的评价基准：

对于厚度在2mm以上板材的激光切割，切割面粗糙度的分布是不均匀的，沿厚度方向差别很大，其变化状况有两个显著的特点：

1． 切割面的形貌分为截然不同的两部分。上部分表面平整光滑，切割条纹整齐、细密，粗糙度值小；下部切割条纹紊乱，表面不平整，粗糙度值大。上部具有激光束直接作用的特点，下部则有熔化金属冲刷的特征。

无论是连续激光切割，还是脉冲激光切割，切割面都显示有明显的上、下两部分，所不同的是脉冲激光切割而上部的切割条纹与脉冲频率有对应关系：频率越高，条纹越细密，表面粗糙度越值小。

2． 切割面上部区域内的表面粗糙度大体上是均匀一致的，不随高度而变化；而下部区域的表面粗糙度则随高度而变化，越靠近下缘，表面粗糙度值勤越大，下缘处的表面粗糙度达到最大值。

2014-0012

参考资料：http://www.fyglaser.com/ 方圆激光