激光切割技術(shù)的做法一、激光切割技術(shù)概述

激光切割技術(shù)是一種高精度的加工方法，利用高能量密度的激光束對材料進行局部加熱，使其迅速熔化、汽化或燒蝕，并通過輔助氣體吹走熔融物，從而形成切縫。該技術(shù)廣泛應用于金屬、非金屬材料的加工，具有切割精度高、速度快、熱影響區(qū)小等優(yōu)點。

二、激光切割技術(shù)的操作步驟

（一）設(shè)備準備

1.檢查激光切割機各部件是否正常，包括激光器、切割頭、導軌、控制系統(tǒng)等。

2.連接電源和氣體供應系統(tǒng)（如氧氣、氮氣或空氣），確保氣體壓力符合工藝要求。

3.打開設(shè)備預熱，待激光器達到穩(wěn)定工作狀態(tài)。

（二）材料準備

1.根據(jù)切割需求選擇合適的材料，如鋼板、亞克力、木材等。

2.使用CAD軟件繪制切割路徑，并導出為激光切割機可識別的格式（如NC代碼）。

3.將材料固定在工作臺上，確保邊緣對齊，避免切割過程中移動。

（三）參數(shù)設(shè)置

1.根據(jù)材料厚度選擇合適的激光功率，例如：

-1-3mm鋼板：功率200-500W

-3-5mm亞克力：功率50-150W

2.設(shè)置切割速度，一般金屬切割速度為10-50mm/s，非金屬切割速度為50-200mm/s。

3.調(diào)整焦點位置，確保切割精度。

（四）切割操作

1.啟動激光切割機，將切割頭移動至起始點。

2.啟動切割程序，觀察切割過程，確保切縫均勻、邊緣平整。

3.如遇異常（如切縫變寬、材料燒焦），及時調(diào)整參數(shù)或暫停操作。

（五）后期處理

1.切割完成后，關(guān)閉激光器和氣體系統(tǒng)。

2.清理工作臺，去除廢料和熔渣。

3.檢查切割件尺寸和外觀，如需修邊可使用打磨工具。

三、注意事項

（一）安全防護

1.操作時需佩戴防護眼鏡，避免激光輻射傷害。

2.穿戴防激光工作服，防止火花濺射。

3.保持工作區(qū)域通風，避免有害氣體聚集。

（二）設(shè)備維護

1.定期清潔激光器鏡片，防止灰塵影響切割質(zhì)量。

2.檢查氣體管路，確保無泄漏。

3.每月進行設(shè)備校準，保持精度穩(wěn)定。

（三）工藝優(yōu)化

1.通過實驗調(diào)整參數(shù)，找到最佳切割條件。

2.對于復雜形狀，可分步切割，避免過度熱量積累。

3.使用高精度導軌和控制系統(tǒng)，提高重復加工穩(wěn)定性。

**一、激光切割技術(shù)概述**

激光切割技術(shù)是一種高精度的非接觸式加工方法，利用聚焦后的高能量密度激光束照射材料表面，使照射區(qū)域迅速達到熔點或沸點，產(chǎn)生熔融或汽化狀態(tài)。同時，高速流動的輔助氣體（如氧氣、氮氣或空氣）將熔融物或汽化物吹走，從而在材料上形成切縫。該技術(shù)無需物理接觸，因此切割過程平穩(wěn)，對被切割材料表面的損傷小，且熱影響區(qū)（HAZ）窄。激光切割廣泛應用于金屬板材、非金屬板材（如亞克力、有機玻璃、皮革）、布料、復合材料等多種材料的加工，可實現(xiàn)復雜二維輪廓的精確切割，是現(xiàn)代制造業(yè)中一種高效、精密的加工手段。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（一）高精度與高重復性

激光束的發(fā)散角極小，聚焦后光斑直徑可達微米級別，因此能夠?qū)崿F(xiàn)非常精細的切縫（通常在0.1mm至幾毫米之間，具體取決于材料和厚度）。配合高精度的數(shù)控系統(tǒng)，切割精度可達0.05mm至0.1mm，且重復切割精度穩(wěn)定，非常適合加工復雜形狀和精密零件。

（二）切割速度較快

對于常見的金屬板材（如1-10mm厚的低碳鋼、不銹鋼），激光切割速度可達到數(shù)米每分鐘，遠高于傳統(tǒng)的機械切割方法。非金屬材料的切割速度也相對較快，具體速度受材料類型、厚度及激光參數(shù)影響。

（三）熱影響區(qū)小，變形小

激光能量高度集中，作用時間短，熱量主要集中在對激光束直接照射的區(qū)域，周圍材料受熱影響較小。這有效減少了切割邊緣的熔化、氧化和熱變形，保持了材料的原有性能，尤其適用于熱敏感性高的材料（如鋁合金、鈦合金、精密不銹鋼）。

（四）切割面質(zhì)量好

激光切割形成的切縫邊緣一般比較光滑，尤其在配合氮氣保護切割時，切邊無明顯熔渣和氧化色，切割面垂直度較好。切割后的零件通常無需或只需輕微后處理即可使用。

（五）可加工復雜形狀

通過數(shù)控系統(tǒng)的控制，激光切割機可以輕松加工直線、曲線、復雜曲線以及任意組合形狀的輪廓，只需將設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)化為數(shù)控代碼即可，大大提高了設(shè)計自由度。

（六）自動化程度高，易于集成

激光切割機通常采用計算機數(shù)控（CNC）系統(tǒng)進行控制，可實現(xiàn)自動上下料、自動切割、自動排版等全自動化加工流程，易于融入自動化生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率和降低人工成本。

（七）適用材料廣泛

除了常見的金屬（碳鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金、銅等），激光切割技術(shù)還可用于非金屬材料，如工程塑料（ABS、PC、PMMA）、木材、皮革、布料、復合材料（如玻璃纖維板）等。不同的材料需要選擇不同類型激光器（如CO2激光器、光纖激光器、碟片激光器）和氣體輔助系統(tǒng)。

盡管激光切割技術(shù)優(yōu)勢顯著，但在實際應用中也需要考慮其局限性，例如：初始設(shè)備投資較高；對于某些極薄或極厚的材料，切割難度較大；高精度切割對設(shè)備維護和環(huán)境要求較高；部分材料切割后可能存在熱應力或變形等。了解這些優(yōu)缺點有助于在選擇和應用激光切割技術(shù)時做出更合理的決策。

**二、激光切割技術(shù)的操作步驟**

激光切割操作是一個系統(tǒng)性的過程，涉及設(shè)備準備、參數(shù)設(shè)置、切割執(zhí)行和后期處理等多個環(huán)節(jié)。以下是詳細的操作步驟：

（一）設(shè)備準備

1.**安全檢查與確認**

(1)檢查激光切割機主機各部件是否牢固，包括工作臺面、導軌、切割頭（焦點鏡）、防護罩等是否完好。

(2)確認急停按鈕功能正常，易于觸及。

(3)檢查激光器狀態(tài)指示燈，確認激光器已處于開機預熱狀態(tài)，并等待其達到穩(wěn)定工作溫度（通常需要15-30分鐘）。

(4)檢查數(shù)控系統(tǒng)（或控制電腦）是否啟動正常，軟件界面是否顯示無錯誤。

2.**氣體系統(tǒng)檢查與設(shè)置**

(1)連接并檢查輔助氣體（切割氣體）管路是否通暢，壓力表讀數(shù)是否在設(shè)定范圍內(nèi)。根據(jù)切割材料選擇合適的氣體：

-**氧氣切割**：適用于碳鋼、低合金鋼，利用氧氣與鐵發(fā)生放熱反應加速熔化。切割速度相對較快，但切邊有掛渣和氧化色。

-**氮氣切割**：適用于不銹鋼、鋁合金、鈦合金及非金屬材料，主要依靠氮氣吹走熔融物，切邊質(zhì)量好，無氧化，但切割速度通常比氧氣切割慢。

-**空氣切割**：適用于較薄的碳鋼（一般<1.5mm），是氧氣切割和氮氣切割的折中方案。

(2)調(diào)整并確認氣體壓力符合工藝要求。例如，氧氣切割碳鋼的預熱壓力和輔助壓力通常在0.4-0.8MPa，氮氣切割不銹鋼的輔助壓力通常在0.5-1.0MPa（具體數(shù)值需參考設(shè)備手冊和工藝數(shù)據(jù)庫）。

(3)檢查并確認保護氣（如氮氣或空氣）的流量和壓力是否合適，確保切割區(qū)域有效保護，防止氧化。

3.**工作環(huán)境準備**

(1)確保切割區(qū)域通風良好，特別是在進行氧氣切割時，產(chǎn)生的煙氣需通過排煙系統(tǒng)有效排出，防止有害氣體積聚。

(2)保持工作臺面清潔，無油污、水漬或其他雜物，確保材料放置平穩(wěn)。

（二）材料準備

1.**材料選擇與檢驗**

(1)根據(jù)加工圖紙和切割要求，選擇合適厚度、材質(zhì)和規(guī)格的原材料。檢查材料表面是否有銹蝕、油污、劃痕等可能影響切割質(zhì)量的缺陷。

(2)對于金屬板材，檢查其平整度，過大的翹曲可能導致切割過程中板材移動或切割路徑偏差。必要時進行預處理（如校平）。

(3)對于非金屬材料，檢查其表面是否有污漬或水分，這些可能影響切割的平滑度和邊緣質(zhì)量。

2.**材料固定與定位**

(1)使用工作臺夾具或定位塊將材料穩(wěn)固地固定在工作臺上。確保固定點不會在切割過程中干涉切割頭運動。

(2)使用劃線、對位標記或測量工具，精確地將材料放置在切割起始位置，并確保材料邊緣與工作臺坐標系對齊。對于復雜零件，使用輔助定位銷或夾具可以提高定位精度。

(3)確認材料在切割過程中不會因自身重量或切割力而移動。

3.**切割路徑設(shè)計與文件準備**

(1)使用CAD（計算機輔助設(shè)計）軟件繪制零件的切割輪廓和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。考慮切割順序、連接方式、避讓路徑等，以優(yōu)化切割效率和減少輔助時間。

(2)進行切割排版，將多個零件優(yōu)化排布在一張板材上，以最大限度地減少材料浪費（套料）。

(3)將CAD圖紙導入到激光切割機的數(shù)控系統(tǒng)軟件中，進行CAM（計算機輔助制造）處理，生成包含切割速度、功率、氣體等參數(shù)的NC代碼（或直接使用設(shè)備廠商提供的特定格式文件）。

(4)仔細檢查生成的NC代碼，確認切割路徑、參數(shù)設(shè)置是否正確無誤，必要時進行手動調(diào)整。

(5)將NC代碼文件傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存或存儲設(shè)備中。

（三）參數(shù)設(shè)置

1.**選擇激光器與類型**

(1)根據(jù)切割材料選擇合適的激光器。例如：

-**CO2激光器**：波長10.6μm，擅長切割非金屬材料（如亞克力、木材、布料）和較薄的金屬（如碳鋼、軟性不銹鋼）。

-**光纖激光器**：波長1.06μm，能量轉(zhuǎn)換效率高，切割速度快，熱影響區(qū)小，非常適合切割各種金屬（特別是中厚板不銹鋼、碳鋼、鋁合金）。

(2)確認激光器當前輸出功率是否在所需范圍內(nèi)。

2.**設(shè)定切割參數(shù)**

(1)**激光功率（Power）**：功率是影響切割速度和切割深度的關(guān)鍵參數(shù)。功率越高，切割速度越快，切割深度也越深。需要根據(jù)材料類型、厚度、氣體類型和切割質(zhì)量要求進行選擇和調(diào)整。通常通過實驗確定最佳功率，或參考設(shè)備供應商提供的工藝參數(shù)表。例如，切割3mm不銹鋼，使用光纖激光器，氮氣切割，功率可能設(shè)置為1500-2500W。

(2）**切割速度（CuttingSpeed）**：指切割頭沿切割路徑移動的速度。速度與功率、氣體類型、材料厚度密切相關(guān)。速度過快可能導致切不透，過慢則可能過度燒焦或產(chǎn)生過多熔渣。同樣需要根據(jù)實際情況調(diào)整。例如，切割3mm不銹鋼，氮氣切割，速度可能在500-1500mm/min范圍內(nèi)。

(3）**焦點位置（FocusPosition）**：焦點位置是指激光束聚焦點在材料厚度方向上的相對位置。通常：

-**切割薄材料**：將焦點設(shè)置在材料表面下方一定距離（如0.1-0.5mm），可獲得最窄的切縫和最好的邊緣質(zhì)量。

-**切割厚材料**：將焦點設(shè)置在材料表面以上一定距離（如0.5-2mm），可以獲得更深的切割速度和效率。具體位置需通過實驗確定。

(4）**輔助氣體壓力與流量（AuxiliaryGasPressure&Flow）**：氣體壓力和流量直接影響切割速度、切縫寬度和切割質(zhì)量。需要根據(jù)材料、厚度和氣體類型進行設(shè)定。例如，氮氣切割不銹鋼時，需要足夠的流量來吹走熔融金屬，但過高的壓力可能導致切縫過寬。

3.**導入與確認程序**

(1)在數(shù)控系統(tǒng)中選擇或加載預先編輯好的NC代碼程序。

(2)確認程序中的坐標系、原點偏移量設(shè)置正確，與實際材料定位一致。

(3)進行空運行模擬或低速預覽，觀察切割頭運動軌跡是否與設(shè)計路徑一致，是否有碰撞風險。

(4)如果是首次切割該材料或參數(shù)，建議先進行小范圍試切，驗證參數(shù)的合理性，并根據(jù)試切結(jié)果進行微調(diào)。

（四）切割操作

1.**啟動機器與初始化**

(1)按下啟動按鈕，啟動激光切割機電源和控制系統(tǒng)。

(2)根據(jù)需要選擇自動或手動模式。對于自動切割，確保上下料機構(gòu)（如有）工作正常。

(3)執(zhí)行程序自動返回程序起始點或手動將切割頭移動到起始切割位置。

2.**開始切割與監(jiān)控**

(1)啟動激光切割程序。切割頭開始沿NC代碼設(shè)定的路徑移動并執(zhí)行切割。

(2)仔細觀察切割過程，注意以下幾點：

-**切縫狀況**：切縫是否均勻、深度是否足夠、邊緣是否清晰。

-**材料反應**：材料是否被正常熔化/汽化，是否有異常燒焦或掛渣。

-**氣體效果**：輔助氣體是否有效吹走熔融物。

-**設(shè)備聲音和振動**：是否在正常范圍內(nèi)，有無異常響聲。

3.**過程調(diào)整與干預**

(1)如果在切割過程中發(fā)現(xiàn)參數(shù)不合適（如切不透、燒焦嚴重、切縫寬等），應立即暫停程序，記錄問題，并根據(jù)觀察結(jié)果調(diào)整功率、速度或氣體參數(shù)，然后重新開始切割或繼續(xù)切割后續(xù)部分。

(2)如果材料在切割中發(fā)生移動，應暫停切割，重新固定材料，調(diào)整原點或路徑補償。

(3)保持切割區(qū)域附近清潔，及時清理掉落的熔渣和廢料，防止影響后續(xù)切割或設(shè)備安全。

4.**完成切割與結(jié)束操作**

(1)等待程序自動完成所有切割路徑，或手動控制切割頭到達結(jié)束點。

(2)按下停止按鈕，關(guān)閉激光器輸出。

(3)如果有自動上下料，執(zhí)行下料操作。

(4)小心取下切割完成的零件，注意邊緣鋒利，防止割傷。

（五）后期處理

1.**切割件檢查**

(1)檢查切割件的尺寸精度是否符合圖紙要求，使用卡尺、千分尺等測量工具進行抽檢。

(2)檢查切割邊緣質(zhì)量，包括切縫寬度、邊緣垂直度、是否存在掛渣、燒焦、裂紋等缺陷。

(3)對于需要高精度的零件，可能需要進行后續(xù)的打磨、拋光或去毛刺處理。

2.**設(shè)備清潔與維護**

(1)切割完成后，清潔工作臺面上的廢料和熔渣。

(2)打開防護罩，清潔激光器鏡片（包括輸出鏡、聚焦鏡），確保無灰塵和油污，必要時使用專用清潔劑和鏡頭紙。鏡片清潔度直接影響切割質(zhì)量和激光輸出穩(wěn)定性。

(3)檢查并清潔切割頭噴嘴，確保噴嘴孔無堵塞，氣體能夠順暢噴出。如有必要，使用專用工具清理噴嘴內(nèi)的積碳。

(4)檢查導軌和滑塊，必要時添加或更換潤滑劑。

(5)檢查氣體管路和接頭，確保無泄漏，記錄氣體消耗情況。

3.**文件歸檔與記錄**

(1)保存本次切割使用的NC代碼文件、參數(shù)設(shè)置記錄。

(2)記錄切割材料、厚度、數(shù)量、日期以及實際使用的參數(shù)（功率、速度等），為后續(xù)工藝優(yōu)化和成本核算提供依據(jù)。

(3)如發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或異常，記錄詳細情況，以便后續(xù)分析或報修。

**三、注意事項**

（一）安全防護

1.**個人防護裝備（PPE）**

(1)**眼睛防護**：必須佩戴符合標準的激光防護眼鏡，能夠有效阻擋相應波長激光（CO2或光纖激光等），并具有足夠的遮光號。禁止佩戴普通眼鏡或未標記的防護眼鏡。

(2)**身體防護**：穿戴耐磨、防激光輻射的工作服、長褲和鞋套，減少身體暴露。避免穿著易產(chǎn)生靜電的衣物。

(3)**手部防護**：操作時避免直接接觸切割區(qū)域，必要時佩戴耐熱手套。

(4)**呼吸防護**：在通風不良區(qū)域或進行氧氣切割時，應佩戴防塵或防毒面具，防止吸入有害煙塵或氣體。

2.**工作區(qū)域安全**

(1)切割區(qū)域應設(shè)置明顯的安全警示標識，禁止無關(guān)人員進入。

(2)保持工作區(qū)域整潔，通道暢通，消除絆倒風險。

(3)確保地面防滑，特別是在切割液體或產(chǎn)生飛濺物時。

(4)激光切割產(chǎn)生的廢料（如金屬熔渣、非金屬碎屑）應分類收集在帶蓋的容器中，定期清理，防止起火（特別是含碳或易燃材料的廢料）或滑倒。

3.**設(shè)備操作規(guī)范**

(1)嚴格按照設(shè)備操作手冊進行操作，禁止超負荷運行或進行不推薦的操作。

(2)操作人員應經(jīng)過專業(yè)培訓，熟悉設(shè)備性能和安全規(guī)程。

(3)嚴禁在設(shè)備運行時進行任何調(diào)整或維護工作，必須先按下急停按鈕并切斷電源。

(4)定期檢查急停按鈕功能，確保在緊急情況下能夠有效觸發(fā)。

（二）設(shè)備維護

1.**日常維護**

(1)**鏡片清潔**：每天或每次使用后清潔激光器輸出鏡和聚焦鏡，保持光學系統(tǒng)清潔，這是保證切割質(zhì)量最基本也是最重要的工作。

(2)**噴嘴檢查**：定期檢查切割頭噴嘴，如有積碳或堵塞，及時清理或更換。噴嘴的狀況直接影響輔助氣體的噴射效果和切割質(zhì)量。

(3)**冷卻系統(tǒng)檢查**：檢查激光器、切割頭等需要冷卻部件的冷卻液位和流量，確保冷卻系統(tǒng)正常工作，防止過熱損壞。

(4)**導軌潤滑**：定期對數(shù)控系統(tǒng)的導軌、絲桿等運動部件進行清潔和潤滑，保證運動平穩(wěn)，減少磨損。

2.**定期維護**

(1)**激光器維護**：根據(jù)設(shè)備制造商的建議，定期進行激光器內(nèi)部清潔、參數(shù)校準等，保持激光輸出穩(wěn)定性和功率。

(2)**機械部件檢查**：定期檢查切割頭、工作臺、導軌、絲桿等機械部件的磨