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的能量密度高，一般为/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)打印方式：使切割头上下移动，将激光束带出在塑料板上印刷时，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
(3)蓝色火花法：取下喷嘴，吹气，将脉冲激光打在不锈钢板上，使切割头从上到下移动直到蓝色火花是最大的点作为焦点。
对于飞行光路的切割机，由于光束发散角，切割的近端和远端之间的距离不同，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由于尺寸变化，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)平行光管。这是一种常用的方法，即在CO2激光器的输出端加一根平行光的光管进行扩束处理，扩束后的光束直径变大，发散角变小，使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束大小接近相同。
(2) 切割头上增加一个独立移动透镜的下轴，它是两个独立的部分从控制喷嘴到材料表面的距离（间距）的 Z 轴。当机台移动或光轴移动时，光束从近端移动到远端F轴也同时移动，使光束聚焦后的光斑直径在整体上保持不变
(3)控制聚焦镜的水压（通常是金属反射聚焦系统）。如果在聚焦前光束尺寸变小，聚焦会在光斑直径变大时自动控制水压改变聚焦曲率，使聚焦光斑直径变小。
(4)飞行光路切割机增加了x、y方向的补偿光路系统。补偿光路缩短；相反，当切割近端的光路减小时，补偿光路增加，以保持光路长度一致。
