4.15-激光切割的工艺分析讲解

1、激光切割的工艺分析激光切割的工艺分析课程名称：激光加工技术课程名称：激光加工技术主讲人：王文权主讲人：王文权 单位：浙江工贸职业技术学院单位：浙江工贸职业技术学院1.1.教学目标教学目标 掌握掌握激光切割技术在实际应用过程中需要考虑的具体工艺激光切割技术在实际应用过程中需要考虑的具体工艺因素。因素。2. 2. 激光切割的工艺分析激光切割的工艺分析2.1 2.1 切割工艺的硬件因素切割工艺的硬件因素机床：机械传动系统和伺服控制系统机床：机械传动系统和伺服控制系统材料：物理化学特性和板材厚度等材料：物理化学特性和板材厚度等2.2 2.2 切割工艺的软件因素（计算机辅助工艺设计内容）切割工艺的软件因

2、素（计算机辅助工艺设计内容）（1 1）打孔工艺）打孔工艺（2 2）辅助切割路径设置）辅助切割路径设置（3 3）光束半径补偿和空行程处理）光束半径补偿和空行程处理（4 4）优化排样）优化排样（1 1）打孔工艺）打孔工艺激光切割的起始点，称打孔点。激光切割的起始点，称打孔点。考虑因素：考虑因素：a. a. 精切割时不宜设置在工件轮廓线上；精切割时不宜设置在工件轮廓线上；打孔点质量较差打孔点质量较差b. b. 打孔点与零件切割轨迹起点距离应合适；打孔点与零件切割轨迹起点距离应合适；太远影响效率，太近不利于参数达到稳定状态，且打孔参数与切太远影响效率，太近不利于参数达到稳定状态，且打孔参数与切割参数常

3、常并不一致。割参数常常并不一致。打孔方式：打孔方式：爆破穿孔爆破穿孔:(blast drilling):(blast drilling)连续激光照射，然后由与光束同轴的氧气流将熔融材料去除形成孔洞。连续激光照射，然后由与光束同轴的氧气流将熔融材料去除形成孔洞。脉冲冲孔脉冲冲孔:(pulse drilling):(pulse drilling)采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化，用空气或氮气作为辅助采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化，用空气或氮气作为辅助气体以减少因氧化放热使孔扩展，气体压力较切割时小，需要多次脉冲逐渐气体以减少因氧化放热使孔扩展，气体压力较切割时小，需要多次

4、脉冲逐渐形成孔洞。形成孔洞。图图1 1 激光打孔时间过长形成缺陷激光打孔时间过长形成缺陷（2 2）辅助切割路径设置）辅助切割路径设置零件以外的切割路径称为辅助切割路径。零件以外的切割路径称为辅助切割路径。a.a.切入、切出辅助路径：为使零件轮廓光滑，过渡流畅切入、切出辅助路径：为使零件轮廓光滑，过渡流畅b.b.环形辅助路径：零件尖角部位容易因热量集中影响加工质量环形辅助路径：零件尖角部位容易因热量集中影响加工质量图图2 2 激光切割辅助切割路径的设置激光切割辅助切割路径的设置打孔点打孔点环形辅助路径环形辅助路径切入辅助路径切入辅助路径切出辅助路径切出辅助路径图图3 3 实际切割过程的打孔点、切

5、入和切出轨迹实际切割过程的打孔点、切入和切出轨迹打孔点、切入打孔点、切入和切出路径和切出路径激光束半径补偿激光束半径补偿：聚焦后是具有一定直径的光斑（非几何点），：聚焦后是具有一定直径的光斑（非几何点），补偿的目的是使光束中心轨迹与工件理论轮廓重合；补偿的目的是使光束中心轨迹与工件理论轮廓重合；空行程处理空行程处理：为使激光束焦点在板材上的位置不变，需在喷嘴上：为使激光束焦点在板材上的位置不变，需在喷嘴上附加随动装置来保证正常切割。当喷嘴切割路径从切割且落料后附加随动装置来保证正常切割。当喷嘴切割路径从切割且落料后的区域通过时会出现激光头下落，所以空行程应避开板材空洞。的区域通过时会出现激光头

6、下落，所以空行程应避开板材空洞。（3 3）光束半径补偿和空行程处理）光束半径补偿和空行程处理图图4 4 随动装置保证激光焦点位置稳定随动装置保证激光焦点位置稳定图图4 4 空行程时避免切割头经过板材空洞位置空行程时避免切割头经过板材空洞位置图图5 5 空行程时切割头不能经过板材空洞区空行程时切割头不能经过板材空洞区（4 4）优化排样）优化排样优化排样优化排样：指将待切割零件的形状轮廓放置在给定规格大小的钢：指将待切割零件的形状轮廓放置在给定规格大小的钢板上进行优化排列，使得钢板的利用率最大化。板上进行优化排列，使得钢板的利用率最大化。关系到材料利用率和生产周期。关系到材料利用率和生产周期。自动排样系统与算法（人机交互法、解析函数法等）自动排样系统与算法（人机交互法、解析函数法等）激光切割工艺分析还包括激光切割工艺分析还包括：结合零件套排问题的路径选取、考虑：结合零件套排问题的路径选取、考虑热效应对路径的影响等因素。热效应对路径的影响等因素。3. 3. 小结小结 本次课介绍了激光切割工艺分析过程要考虑的各种因本次课介绍了激光切割工艺分析过程要考虑的各种因素，除了硬件（机械系统和材料本身）因素，软件因素是素，除了硬件（机械系统和材料本身）因素，软件因素是计算机辅助工艺设计要考虑的主要问题。计算机辅助工艺设计要考虑的主要问题。4. 4. 作