激光切割机加工工艺设计

I激光切割机加工工艺设计摘要：激光切割机是光、机、电一体化的高科技产品，以其加工精确、快捷、操作简单，自动化程度高等优点，在制造行业中得到广泛应用。与传统的切割方式相比，不仅价格低，消耗低，而且是非接触加工，无磨损，激光加工对工件没有机械压力，加工出来的产品效果、精度、光洁度都非常好，尺寸一致、精确、效率高、成本低。本课题是针对 E-1306M 激光雕刻机的工艺研究，首先介绍了有关激光切割加工的国内外发展概况及本课题的研究意义及研究内容。其次介绍了有关 E-1306M 雕刻机的结构、操作原理及加工特点。最后通过实验确定了激光加工的最佳切割参数。通过查阅大量的国内资料及研究成果，并进行了大量的切割实验，总结研究方法，提出新的实验方案。探讨激光雕刻机在雕刻亚克力材料时，激光雕刻的功率、焦距、次数和速度等对于加工质量的影响，以便获得最佳的工艺参数和最好的切割效果。实验结果表明，激光雕刻功率、次数、焦距及速度对加工质量的影响是非常明显的，通过实验数据总结出了雕刻高质量产品的最佳的工艺参数。关键词：激光雕刻，焦距，切宽，切深激光切割机加工工艺设计IILaser Cutting Machine Processing Technology designAbstract：Laser cutting machine is an optical, mechanical, and electrical integration of high-tech products, with its processing precision, fast, simple operation, high degree of automation, has been widely used in the production industry. Compared with the traditional cutting methods, not only low prices, low consumption, but also non-contact processing, no wear, laser processing does not have mechanical pressure on the workpiece, the processed product has excellent effects, accuracy, finish, uniform size, accuracy, efficiency High and low cost. This thesis is aimed at the E-1306M laser engraving machine process research, first introduced the domestic and foreign development of laser cutting processing and the research significance and research content of this topic. Then introduced the structure, operating principle and processing characteristics of the E-1306M engraving machine.Through consulting a large number of domestic data and research results, and conducted a large number of cutting experiments, summed up the research methods and proposed a new experimental program. Discuss the influence of laser engraving power, focal length, number of times, and speed on the processing quality when engraving a acrylic material in order to obtain the best process parameters and the best cutting results.The experimental results show that the laser engraving power, frequency, focal length and speed have an obvious effect on the processing quality. The experimental data have been used to summarize the best process parameters for engraving high quality products.Keywords: Laser Carving, Focus, Cut Width, Cutting-inIII目录摘要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 引言 .11.2 研究目的及意义 .11.2.1 研究目的 .11.2.2 研究意义 .11.3 国内外发展状况 .21.3.1 激光切割的发展历程 .21.3.2 国内现状 .21.3.3 国外现状 .32 激光切割的特性分析 .42.1 相关切割技术 .42.1.1 常用切割方法的分类 .42.1.2 三种常见热切割方法的特性比较 .42.2 激光切割的原理、类型及特点 .52.3 产品的结构及日常维护 .62.3.1 产品的结构 .62.3.2 激光器的日常维护 .62.3.3 机床的日常维护 .72.4 激光切割切割过程中质量的影响因素 .72.4.1 切缝宽度 .72.4.2 切割面的粗糙度 .82.4.3 切割速度 .83 实验方案 .93.1 实验目的 .93.2 实验设备 .93.2.1 E-1306M 激光切割机基本构成 .93.2.1E-1306M 激光切割机技术参数 .10激光切割机加工工艺设计IV3.2.2 数字式智能电子显微镜 .103.3 激光切割机基本原理 .113.4 实验材料 .113.5 基本操作流程 .113.5.1 接通除尘通风系统 .113.5.2 连接电源线、数据线和地线 .123.5.3 调节光路 .123.5.5 确定加工参数 .123.5.4 图文编辑 .123.5.6 放置加工材料，定焦距 .133.5.7 输出数据加工 .133.6 切缝厚度与宽度的测量 .134 切割质量与效率的单因素实验研究 .144.1 实验结果分析 .144.1.1 焦距对切宽和切深的影响 .144.1.2 功率对切宽和切深的影响 .164.1.3 次数对切宽和切深的影响 .174.1.4 速度对切宽和切深的影响 .184.2 比较实验结果 .194.3 切割路径的优化 .204.4 矢量雕刻与位图雕刻 .204.4.1 位图与矢量图的区别 .204.4.2 矢量雕刻与位图雕刻的区别 .215 总结分析 .225.1 总结 .225.2 实验中存在的不足 .22致 谢 .23参考文献 .24附录 A 外文翻译 .2511 绪论1.1 引言激光和其他自然光一样，也是一种光，但与光不同的是，激光的颜色非常纯正，几乎没有发散的方向性和高的发光强度。现如今，激光切割技术已经非常普遍，已有超过 30 年的历史，近年来，一些研究人员发现了用低功率激光切割玻璃而不熔化玻璃的方法。激光切割工艺主要是利用激光对被加工工件进行一系列反应来完成切割图案，达到加工的效果。大多数材料都可以通过激光切割。金属加工行业作为金属材料的一大组成部分，在工业制造中占有相当大的比重。都可进行无变形切割。对很多制造行业来说往往会优先选用。1.2 研究目的及意义1.2.1 研究目的激光切割可用于加工钢材、铝合金、钛合金等金属材料，也可用于加工玻璃、陶瓷、塑料等非金属材料。激光切割是无接触加工，工件无机械变形；激光切割速度快、柔性高，可以节省模具投资，节省生产成本。本文主要是以切割机为研究对象，通过对钢板厚度，激光功率，切割次数，光斑大小和焦距对切割质量和效率的影响。1.2.2 研究意义本文主要是以 E-1306M 激光切割机为研究对象，通过大量实验，研究其焦距、功率、速度、次数等对于激光切割效率、切深、切宽和质量的影响,通过对激光切割的工艺研究，能够熟练掌握激光切割机的使用以及一些基本故障的排查，为激光应用于工业中做一个更好的铺垫。就目前来看，激光切割机行业正激光切割机加工工艺设计2在向高速、高准确度的方向飞速发展，其中大型激光切割机正向着厚板的切割方向发展，其应用范畴也将会越来越广阔。1.3 国内外发展状况1.3.1 激光切割的发展历程激光切割是伴随着机激光技术不断进步发展而来的必然产物。1905，爱因斯坦第一次提出了光量子假说，并对激光概念进行了讨论。在 1960，美国休斯公司制造出了世界上第一个红宝石激光器。经过这么多年的发展，激光技术的应用已经非常广泛 【2】 。激光切割是一种生产效率非常高的技术。同时，激光切割仍然可以在工艺的最后一刻对设计进行修改，但不会对整个生产过程产生任何影响。 激光切割的最大好处是最终用户可以在没有大量模板的情况下进行短板或者中板的生产。响应客户的需求更快，所以不需要制造模具。在柔性方面，激光切割不仅可以在任意方向进行切割，而且可以产生任意形状的切割。无需任何工具帮助，模板的形状可以快速更改。激光切割技术作为一种近些年来新发展起来的技术，有着广阔的发展前景。美国、德国、日本等很多发达国家在激光加工领域已经取得了跨越式发展。激光加工技术已基本完成了汽车、电子、机械、航空、钢铁等大制造业的传统技术替代，进入轻工业时代。激光切割机具有良好的能量密度可控性、切割宽度窄、工件的变形程度小、切割质量好、切割形状没有限制、加工不需要接触等优点。激光切割技术的成本很低、效率很高和其巨大的发展潜力已经让他成为世界主要工业国家之间的竞争力量。激光技术作为一项重要的技术，得到了各国的大力支持。在中国，激光切割技术在各类制造行业中的应用已经十分广泛，切割技术的广泛应用，使得产品的科技含量不断提高，更换速度不断加快，能够更好的满足市场需求。1.3.2 国内现状目前，中国的激光切割主要集中在钢铁方面。我国很早就认识到了激光技3术的重要性且一直重视激光技术应用的发展，当时与国外的差距很小，在几十年的发展过程中也取得了举世瞩目的成绩。在我国工业的工业生产中，激光加工设备的需求量很大，因为加工制造产业在我国的工业生产中有着举足轻重的位置，有着非常可观的市场需求。因此在市场经济的引导下我国工业激光技术的发展尤为迅速。伴随着激光技术的不断发展，国内从事激光设备的研制开发、设备的制造和销售的公司，以及作为国外激光设备代理的公司也越来越多，竞争也日趋激烈。现在，激光技术已经成为了国家发展的一项关键技术。这是因为技术涉及国家安全、国防建设等内容。在现有技术的基础上，有必要提高技术的重要性，加强对该技术的研究。1.3.3 国外现状现如今，欧洲、美国和德国等很多发达国家的激光加工早已经形成了一个新的高科技产业链，激光加工的应用领域的规模也不断扩大。由于激光切割技术的飞速发展，在世界范围内激光加工生产和销售的激光器占 40以上。日本作为第一个将激光切割技术引入汽车生产领域的国家，主要用于激光切割大型面板的切割边缘和挡风玻璃。 许多汽车公司通常使用激光切割技术来加工汽车 【3】 。激光切割机加工工艺设计42 激光切割的特性分析在实际生产过程中，切割加工是不可缺少的一道工序，而且由于材料不同以及不同零件的要求不同，由此而产生了很多不同的切割方法。本章则重点对激光切割的基本特性进行分析。2.1 相关切割技术2.1.1 常用切割方法的分类切割是焊接生产备料工序的重要加工方法。现代材料的切割方法有很多种，大致可分为冷切割和热切割两种。冷切割是指在常温下通过机械方法使材料分离，例如剪切，锯切（条锯、圆片锯、砂片锯） ，铣切等，也包括近年来发展的水射流切割。热切割是通过热能使材料分离，最常见的有气体火焰切割、氧气切割、等离子弧切割和激光切割。现代焊接生产中钢材的切割主要采用热切割【4】 。热切割按照物理现象可分为燃烧切割、熔化切割和升华切割三类；按所用能源的不同，热切割方法可分为气割、氧气割、氧-熔剂切割、电弧-氧切割、电弧-压缩空气气刨、等离子弧切割、激光切割、电子束切割 【5】 。 2.1.2 三种常见热切割方法的特性比较切割方法 切割条件 温度上升平均值（） 测定的吸热值 （kj） 单位系吸量 （J/mm）氧气切割 气体流量 3.4L/min，切割速度 420mm/min 183.0 85.3 22.53等离子弧切割 切割电流 150A，切割速度 2150mm/min 75.0 28.2 7.335表 2-1 三种热切切割方法的比较由表 2.1.2 可知，氧气切割时材料的受热量最多，而激光切割时受热量最少。通常来说，材料所吸收的热量越多，热影响区的宽度越大，这就预示着材料的变形也越大。表 2-2 三种热切割法的热影响区宽度由表 2-2 可知，氧气切割的热影响区宽度约为激光切割的 10 倍左右。另外，随着板厚的增大，热影响区也随着扩大。在工业的加工成产过程中，为了使