激光切割机如何完成工作

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发布日期: 4 月 12, 2024

I.导言

随着制造业自动化和智能化的发展、 激光切割机 以精度、效率和灵活性为优势,正在取代传统的切割方法。因此,它成为金属和非金属加工的首选。

目前,激光切割机已应用于汽车、航空航天、电子、半导体和医疗器械等多个领域,用于生产高精度部件和产品。

据统计,全球切割机市场规模已达 10 亿美元,年增长率为 20%。

面对激光切割技术的迅猛发展和巨大潜力,生产企业和个人了解其工作原理、羽毛和应用至关重要。

继续阅读;让我们了解更多。

II.激光切割机组件

激光源(CO2、光纤等)

激光源是激光切割机的核心部分,可产生高功率激光束。一般类型包括 CO2 激光器、光纤激光器和 YAG 激光器。转换效率达到 20% 的 CO2 激光器具有较高的输出效率,因此适用于切割较厚的材料。

而光纤激光器具有光电转换效率高、激光光束质量高、维护成本低等特点,因此已成为市场主流。

光束传输系统(反射镜和透镜)

光束和传输系统的功能是将激光束引向所需的方向。聚焦镜片可将激光束聚焦成具有高功率密度的小光斑,从而完成激光切割。

镜头焦距一般为 5 英寸,7.5 英寸镜头用于切割厚度大于 12 毫米的材料。光路需要保护气体以防止镜头受到污染,还需要保护罩以防止损坏。

切割头和喷嘴

切割头

切割头包括切割器、聚焦镜片、跟随系统和其他组件。

喷嘴的形状分为平行喷嘴、会聚喷嘴和锥形喷嘴,其功能是引导辅助切割气体。

以下系统保持切割头与材料表面之间的距离不变,并分为电容式(非接触式)和电感式(接触式)。

切割头的驱动装置由伺服电机、导螺杆和其他部件组成,驱动切割头沿 Z 轴移动。

数控系统

作为激光切割机的大脑,数控系统控制切割床沿 X、Y 和 Z 轴移动。同时,它还控制激光切割机输出功率,实现精确的切割路径。

部件的质量决定了切割的精度和稳定性。常见的数控系统包括 Beckhoff、PA 和 Frank。

切割床或切割台

切割床或工作台用于放置待切割的材料,并根据 CNC 控制系统进行移动。刚性和稳定性会影响切割精度。

切割床的结构包括龙门式、悬臂式、梁式等。此外,还有其他特殊切割机类型。例如,三维五轴机床是汽车行业的专用机床。

其他部分

此外,激光切割机还配备了其他组件,包括冷却系统、供气装置、空气压缩机、空气干燥过滤器、除尘和排气系统、排渣装置和其他辅助设备,以保持机器的稳定运行。

由此可见,激光切割机是由高度精密的仪器组成的。每个部件都与整台机器密不可分,这就对装配过程和制造技术提出了很高的要求。

III.激光切割机的类型

CO2 激光切割机

工作原则:二氧化碳激光切割机利用电流激发二氧化碳、氮气、氢气和氦气,产生波长为 10.6 微米的激光。

特点:CO2 激光切割机是最常见、最经济实惠的切割设备之一,功率从 25 瓦到 100 瓦不等。

特点:CO2 激光切割机是最常见、最经济实惠的切割设备之一,功率从 25 瓦到 100 瓦不等。

适用材料 金属材料包括有色金属,如薄铝板。非金属材料包括木材、纸张、丙烯酸树脂、皮革、织物和壁纸。

应用领域: 它已广泛应用于非金属材料切割和食品加工,如奶酪和板栗加工。

光纤激光切割机

工作原理 光纤激光切割机利用种子激光器和特种光纤产生波长为 1.064 微米的高密度功率激光束。

特点光纤激光切割机:光纤激光切割机属于固体激光器,无需经常维护。其使用寿命超过 25000 小时。其切割效率是 CO2 激光切割机的 3 倍。此外,光纤激光切割机的切割头可使用连续光或脉冲光,适应性强。

适用材料 金属、合金、非金属(玻璃、木材和塑料)。适用于薄材料。

应用领域: 金属打标、雕刻、塑料打标等领域。功率相对较大的光纤激光器应用范围更广。

差异和具体应用

特点CO2 激光切割机光纤激光切割机
适用材料非金属材料:木材、丙烯酸树脂、窗帘金属和非金属
效率相对较低更高
精度一般更高
维护轻松轻松
成本效益更高更高
市场趋势一般由光纤激光器取代主流

总体而言,成本效益较高的 CO2 激光切割机主要用于切割非金属;适应性强、效率高的光纤激光切割机更易于维护。

在选择激光切割机时,应将切割材料、效率、维护和成本考虑在内。

然而,凭借完美的性能,光纤激光切割机正逐渐取代 CO2 激光切割机,成为市场主流。

随着技术的发展和成本的降低,激光切割机将在行业中得到更广泛的应用。

IV.激光切割的工作原理:步骤

激光发生器

激光器是激光切割机的核心部件。它们通常包括 CO2 激光器、光纤激光器和 YAG 激光器。以 CO2 激光器为例。

它们由一根玻璃管组成,管内充满二氧化碳、氮气和氦气等固定气体。当高压电流通过这些气体时,二氧化碳分子将受到激发,达到高能量水平。

当高能量级的二氧化碳分子返回到低能量级时,就会释放出波长为 10.6μm 的红外线,这就是二氧化碳激光。

光束聚焦和定向

激光器产生的激光束首先经过一系列反射器的反射,以改变照射方向。然后,聚焦透镜将激光束聚焦成直径小于 0.3 毫米的小光斑。

最后,高功率密度的聚焦激光束可将材料迅速加热到熔点或蒸发点。

材料熔化、燃烧或蒸发

在高功率密度激光束的照射下,能量吸收材料会达到很高的温度。

不过,不同材料对激光的反应不同,因此需要的激光功率也不同,一般在 1-6 千瓦之间。

当温度超过熔点时,材料开始熔化;当温度超过沸点时,材料开始蒸发并形成蒸汽。熔化和蒸发的材料将从切割淤泥中清除,形成缺口。

用于清除材料的辅助气体

为了加速清除熔化和气化的材料,激光切割机在切割时会注入高压气体,如氧气和氮气。这些气体可以将熔化物吹出淤泥,防止再次焊接,并保护聚焦镜片不受损坏。

对于一些氧气活性材料,如不锈钢,通常采用氮气等惰性气体来防止缺口氧化。

用于精确切割路径的 CNC 控制装置

在 CNC 控制系统的控制下,切割头按照预先编程的切割路径精确移动。

现代激光切割机的定位精度已达到 0.052 毫米。因此,它们能够切割复杂而精确的图案。

此外,数控系统还可以调节激光功率、切割速度和气体流量等参数,实现全自动化操作,从而大大提高生产率。

V.激光切割的优势

高精度和准确性

由于激光束的直径很小,因此可以精确地切割出图案。聚焦光斑的直径小于 0.33 毫米。

采用非接触式加工意味着激光切割不需要佩戴切割工具。因此,切割精度不会因为切割时间的延长而降低。

与数控系统集成后,激光切割机可自动运行。定位精度可达 0.05 毫米,远远低于传统的机械加工。

热影响区域较窄,表明切削淤泥周围的材料几乎不受影响。因此,工件的微小变形可确保尺寸精度。

可切割各种材料

激光切割机可切割多种材料,包括金属、非金属和各种复合材料。

由于材料的吸收性不同,切割参数也应相应调整。但要注意的是,只需调整输出参数,而无需更换切削工具。

三维激光切割机可在任何表面进行切割,无需人工调整角度,从而扩大了适用材料的范围。

减少材料浪费,切割干净利落

得益于高质量和灵活性,激光切割可以最大限度地减少废料,并实现干净利落的切割。

它的切割范围很窄,只有 0.1-0.3 毫米,因此利用率很高。它与 CNC 控制系统集成,可以自动排版,减少浪费。

切割时注入高压气体,将熔体吹出,使其不会粘在切口上。因此,切口表面光滑洁净。

惰性气体可用于保护不锈钢等易氧化材料,防止切口因氧化而变色。

更快的生产时间

激光切割机切割速度快、效率高,可大大缩短生产时间。激光切割机的切割速度可达每分钟数米,是传统切割方法的数倍。

激光切割机无需安装和夹紧工件,因此无需装卸材料,从而节省了时间。在自动上下料系统的辅助下,激光切割机的效率更高。

激光切割机可一次性成型,无需二次加工,为后续加工节省了时间。

自动化和可重复性

激光切割机易于实现自动化和标准化,因此适合批量生产。

大多数配备 CNC 控制系统的现代激光切割机都能自动运行,从而降低了劳动力成本。

存储切割程序的 CNC 控制系统可实现快速调用,并确保加工的可重复性和一致性

低维护意味着无需额外的劳动力,因为只需定期更换冷却水和维护光学系统。

一般来说,激光切割机的高精度、高效率和灵活性以及低成本受到制造业的青睐,推动了制造业的智能化和绿色化发展。

VI.激光切割的应用

汽车行业

切割汽车车身部件激光切割机:激光切割机可快速精确地切割车身面板,如车门、车钩和行李箱盖。切割质量高,变形小。

切割室内装饰: 大多数内饰,包括仪表板、中央控制面板和座椅框架,都是由激光切割机生产的,这种机器能够生产复杂而精确的图案。

航空航天和国防

切割飞机蒙皮 激光可以精确、高效地切割飞机蒙皮,尤其是具有复杂曲线和特殊形状孔洞的蒙皮。

切割军工产品: 它们可以生产军工产品的核心部件,包括枪支零部件、弹药、装甲车和军舰。

电子和半导体

切割半导体芯片 在半导体封装过程中,激光切割机可用于切割晶片和分离芯片,而且损伤小、速度快。

切割电子元件: 它们可以加工电阻器、电容器和连接器等电子元件的陶瓷和塑料基板。

医疗设备

切割医疗器械: 手术刀、矫形锯、医用剪刀和其他器械都可以用激光切割机来生产,这样就能确保刃口的硬度和光滑度。

切割医疗植入物: 人工关节、骨固定架和其他植入物通常由钛等硬质加工材料制成,因此激光切割是一种智能成型方法。

激光切割机

VII.结论

在整篇文章中,我解释了激光切割机的定义、工作原理、类型、应用和优势,为您提供了一份全面的激光切割机指南。

作为中国最大的出口商之一,我公司拥有 40 年的激光切割机研发历史。我们的激光切割机性能卓越,是您的明智之选。如果您对我们的产品感兴趣,您可以 浏览我们的产品页面.欢迎来到 联系我们

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