数控光纤激光切割机

对于飞行光路的切割机,由于光束发散角,切割近端和远端时光程长短不同,聚焦前的光束尺寸有一定差别。但是硬冲模法大的损耗和长的交付周期对小部件的加工和成型而言显得不实用且成本高。入射光束的直径越大,焦点光斑的直径越小。为了减少因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化,国内外激光切割系统的制造商提供了一些专用的装置供用户选用：

（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平行光管进行扩束处理,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尺寸接近一致。

为进一步提高激光切割速度,可根据空气动力学原理,在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波,设计制造一种缩放型喷嘴,即拉伐尔（L***al）喷嘴。CO2气体激光器自从激光技术被引入切割金属薄板，CO2激光器就雄踞市场。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500WCO2激光器,透镜焦距2.5〃,采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验,见图4。试验结果如图5所示：分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下,切口表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa（或4bar）时切割速度只能达到2.75m/min（碳钢板厚为2mm）。NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。应指出的是切割压力Pc还是工件与喷嘴距离的函数。由于斜激波在气流的边界多次反射,使切割压力呈周期性的变化。

光纤激光器采用固态二极管来泵浦双包层掺镱光纤内的分子，受激发射的光多次穿过纤芯，然后形成激光通过传输光纤向进行切割的聚焦头输出。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。由于所有分子间的碰撞都发生在光纤内，就不需要激体，因此所需能源大大减少——约为CO2 激光器的三分之一。由于产生的热量越少，冷却器的体积就可以相应缩小。总之，在达到相同性能的情况下，光纤激光器的整体能耗要比CO2 激光器低70%。