(1)随着大功率激光器的发展以及高性能CNC和伺服系统的使用,大功率激光切割可以实现较高的加工速度,同时减少热影响区和热变形;材料的厚度也进一步提高,高功率激光器可以使用调Q或加载脉冲波,使低功率激光器产生高功率激光器。
(2)根据激光切割工艺参数的影响,改进加工工艺,如:增加辅助气体对切割渣的吹扫力;添加造渣剂以提高熔体的流动性;增加辅助能量,改善能量之间的耦合;并改用吸收率更高的激光切割。
(3)激光切割将向高度自动化、智能化方向发展。将CAD/CAPP/CAM和人工智能应用于激光切割,研制出高度自动化的多功能激光加工系统。
(4)根据加工速度,自适应控制激光功率和激光模式或建立工艺数据库和专家自适应控制系统,全面提高激光切割机的整体性能。以数据库为系统核心,面向通用的CAPP开发工具,分析激光切割工艺设计所涉及的各类数据,建立合适的数据库结构。
(5)向多功能激光加工中心发展,整合激光切割、激光焊接、热处理等各工序后的质量反馈,充分发挥激光加工的整体优势。
(6)随着互联网和WEB技术的发展,建立基于WEB的网络数据库,利用模糊推理机制和人工神经网络自动确定激光切割工艺参数,并能够远程访问和控制激光切割过程。一个必然的趋势。
(7)三维高精度大型数控激光切割机及其切割技术,为满足汽车、航空等行业对三维工件切割的需要,三维激光切割机正朝着高效、高精度、多功能、高适应性发展,激光切割机器人的应用范围将越来越大。激光切割正朝着FMC、无人化、自动化激光切割机组的方向发展。
激光切割技术有两种:一种是用于金属材料的脉冲激光。二是连续激光适用于非金属材料,是激光切割技术的重要应用领域。
激光切割机技术
激光切割机的几项关键技术是光、机、电一体化技术。在激光切割机中,激光束的参数、机器和数控系统的性能和精度直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度高或厚度大的零件,必须掌握和解决以下关键技术:
焦点位置控制技术
激光切割的优点之一是光束能量密度高,一般/cm2 .由于能量密度与面积成反比,所以焦点的直径尽可能小,以产生窄缝;同时,焦斑的直径与镜头的焦深成正比。聚焦透镜的焦深越小,焦斑直径越小。但切割时有飞溅,镜片离工件太近,容易损坏镜片。因此,5"~7、5"(~)的焦距被广泛应用于大功率CO2激光切割机的工业应用。实际焦斑直径在0、1~0、4mm之间。对于高质量的切割,有效焦深还与镜片的直径和被切割的材料有关。比如用5英寸的镜头切割碳钢,焦深在焦距的+2%范围内,也就是5mm左右。因此,控制重点相对于被切割材料表面的位置非常重要。考虑切割质量、切割速度等因素,原则上6mm金属材料的重点在表面; 6mm碳钢,重点在表面; 6mm不锈钢,重点在表面下方。具体尺寸由实验确定。
工业生产中确定焦点位置的简单方法有以下三种:
(1)印刷方式:使切割头上下移动,激光束在塑料板 印刷时,焦点是印刷直径最小的地方。
(2)斜板法:用与垂直轴成一定角度放置的塑料板水平拉动,找到最小的地方
(3)蓝色火花法:取下喷嘴,吹气,脉冲激光打在不锈钢板上,使切割头上下移动,直到最大蓝色火花是重点。近端和远端的距离不同,聚焦前的光束大小也不同。入射光束的直径越大,焦点的直径越小。为了减少聚焦前光束尺寸变化引起的聚焦光斑尺寸变化,国内外激光切割系统制造商提供了一些特殊装置供用户选择:
(1)准直器。这是一种常用的方法,即在CO2激光器的输出端加准直器进行扩束加工,扩束后的光束直径变大,发散角变小,使光束尺寸变小
(2)在切割头上增加一个独立的运动镜头的下轴,它是从Z轴独立的两个部分控制从喷嘴到材料表面的距离(间距)的轴。当机床工作台移动或光轴移动时,光束同时从F轴的近端移动到远端。 ,使光束聚焦后整个加工区域的光斑直径保持一致,如图2所示。
(3)控制聚焦镜的水压(通常是金属反射聚焦系统)。如果聚焦前光束尺寸变小,当焦斑直径变大时,自动控制水压改变聚焦曲率,使焦斑直径变小。
(4)补偿光学飞行光路切割机增加了x和y方向的路径系统。切割时补偿光路缩短;反之,在减少近端光路时,增加补偿光路,以保持光路长度一致。