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激光切割焦点位置的选择和调节方法

发布时间:2017-11-20来源:金利恒切割浏览: 29890 本文字数: 1855浏览时间: 4分钟左右
[导读]:激光切割焦点位置的调节方法有斜板法、打印法、蓝色火花法等各种调节方法,只要掌握这些调节方法就能,快速有效的将焦点位置调节到合适的位置,从而保证切割的质量和进度。当然我们在了解确定位置的时候也要注意焦点和工件质检的关系,什么时候用零焦距,什么时候用正焦距这些也是非常重要的

  激光切割焦点位置的调节方法有斜板法、打印法、蓝色火花法等各种调节方法,只要掌握这些调节方法就能,快速有效的将焦点位置调节到合适的位置,从而保证切割的质量和进度。当然我们在了解确定位置的时候也要注意焦点和工件质检的关系,什么时候用零焦距,什么时候用正焦距这些也是非常重要的。不同的工件需要将焦点调节到不同的位置,可以说了解焦点位置是第一步,调节焦点只是第二步。当然我们在进行激光切割的时候也经常遇见焦点位置出现误差的现象,影响了产品的切割质量,那出现误差的原因有哪些呢?

不锈钢激光切割加工图片

  激光切割焦点位置的选择

  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10W/cm2。由于能量密度与4/πd2成正比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近容易将透镜损坏,因此一般大功率CO2激光切割工业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。对于高质量的切割,有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5〃的透镜切碳钢,焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素,原则上6mm的金属材料,焦点在表面上;6mm的碳钢,焦点在表面之上;6mm的不锈钢,焦点在表面之下。具体尺寸由实验确定。.

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  金属激光切割机确定焦点位置的方法:

  1、斜板法:用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动,寻找激光束的最小处为焦点。

  2、蓝色火花法:去掉喷嘴,吹空气,将脉冲激光打在不锈钢板上,使切割头从上往下运动,直至蓝色火花最大处为焦点。

  3、打印法:使切割头从上往下运动,在塑料板上进行激光束打印,打印直径最小处为焦点。

  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。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)在切割头上增加一独立的移动透镜的下轴,它与控制喷嘴到材料表面距离(standoff)的Z轴是两个相互独立的部分。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。

  (2)平光管。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。

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  激光切割机加工过程中焦点位置出现误差的原因

  在激光切割机加工过程中,产生焦点和被加工对象表面之间相对位置发生变化的因素很多,被加工工件表面凸凹不平、工件装夹方式、机床的几何误差以及机床在负载力下的变形、工件在加工过程中的热变形等都会造成激光焦点位置和理想给定位置(编程位置)发生偏差。有些误差(如机床的几何误差)具有规律性,可以通过定量补偿方法进行补偿,但有些误差为随机误差,只能通过在线检测和控制来消除,这些误差是:

  1.工件几何误差:激光切割的对象为板材或覆盖件型零件,由于各种原因的影响,加工对象表面具有起伏不平,且在切割过程中的热效应的影响也会产生薄板零件的表面变形,对于1维激光加工,覆盖件在压制成型过程中也会产生表面的不平,所有这些,都会产生激光焦点与被加工对象表面的位置与理想位置发生随机变化。

  2.工件装夹装置产生的误差:激光切割加工的工件是放在针状工作台上,由于加工误差、长时间与工件之间的磨损和激光的烧伤,针床会出现凸凹不平,这种不平也会产生薄钢板和激光焦点之间的位置的随机误差。

  3.编程产生的误差:在一维激光切割加工过程中,复杂曲面上的加工轨迹是通过直线、圆弧等拟合的,这些拟合曲线和实际曲线存在一定误差,这些误差使得实际焦点和加工对象表面的相对位置和理想编程位置产生一定误差。而有些示教编程系统也会引入一些偏差。

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  上述内容包括了激光切割焦点的位置选择、焦点的调节方法、以及焦点位置出现误差的原因和解决方法等一系列焦点问题,基本上只要熟记上述介绍的内容,就能在进行激光切割的时候更加得心应手。金利恒激光切割加工厂位于北京市通州区,公司拥有瑞士4000w百超激光切割机,以及经验丰富的技术,十几年的加工竟然,让应对各种激光切割问题都可以快速的解决,这也是我们的切割质量受客户喜爱的原因。


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