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。入射光束的直径越大,焦点光斑的直径越小。在同样的情况下,切割不锈钢和切割铝其精度就会非常不同,不锈钢的切割精度就会高一些,而且切面也会光滑一些。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。
(2)在切割部件上增加一***的移动透镜的下轴,它与控制喷嘴到材料表面距离(stand off)的Z轴是两个相互***的部分。当机床工作台移动或光轴移动时,光束从近端到远端F轴也同时移动,使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。全自动商标切割机能对诸如商标、绣花等图案进行自动识别和建模、自动搜索,同时也能对与标准图形特征相似的图形进行采集和自动识别切割。如图二所示。
(3)控制聚焦镜(一般为金属反射聚焦系统)的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时,自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。
(4)飞行光路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短;反之当切割近端光程减小时,使补偿光路增加,以保持光程长度一致。
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:
脉冲穿孔:(Pulse drilling)采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射,逐步深入,因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成,立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小,其穿孔质量优于爆裂穿孔。(3)在切割过程中,只有工作台移动,而光束(割炬)则固定不动。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率;更重要的时光束的时间和空间特性,因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。
延长激光切割机的聚焦镜片使用寿命的方法:
1.一般在激光密封的光路之中,都会使用干燥、无油、无尘的正压空气来保证大气中的灰尘、杂质无法进入光路之中,从而达到防止光学镜片的污染目的。
2.激光切割产生的废渣使辅助空气从割嘴向下吹,从而在很大的程度上减少了废渣对聚焦镜下部的伤害。
3.如果是超高速的穿孔,可以在穿孔前喷射穿孔油,使渣不会垂直落向割炬部,而是向侧面掉落。从而减少了对镜片的伤害。
4.尽量少用超高速的穿孔,使用常规穿孔可以延长聚焦镜的使用寿命。
5.在每次开机工作前,对聚焦镜进行一次清洁和***。
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