CO2激光切割光学机电一体化关键技术细节

CO2激光切割的几项关键技术是光，机器和电力的集成技术。激光束的参数，机器的性能和精度以及CNC系统直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度高或厚度大的零件，必须掌握和解决以下关键技术：1。聚焦位置控制技术：激光切割的一个优点是光束的高能量密度，一般为> 10W / cm2 。由于能量密度与4 / pi，d2成比例，焦点直径尽可能小以产生窄缝，并且焦斑直径也与透镜的焦深成比例。聚焦透镜的焦深越小，焦斑直径越小。但是，切割有飞溅，镜头太靠近工件而损坏镜头。因此，5〃~7.5〃“（127~190mm）的焦距广泛应用于大功率CO2激光切割的工业应用中。实际焦斑直径为0.1~0.4mm。对于高质量的切割，有效的焦深也与镜片直径和被切割的材料有关。例如，用5透镜镜片切割碳钢，并且焦深在焦距的±2％范围内，即约5mm。相对于被切割材料表面的位置。考虑到切割质量，切割速度等因素，原则上，采用6mm金属材料，重点是表面，gt，6mm碳钢，重点是表面以上，gt，6mm不锈钢，焦点在下方表面。具体尺寸通过实验确定。有三种简单的方法可以确定工业生产中的焦点位置：（1）印刷方法：从上到下移动切割头，在塑料板上激光束印刷，印刷的最小直径是焦点。 （2）斜板法：使用与垂直轴成一定角度的塑料板将其水平拉动，激光束的最小点为焦点。 （3）蓝色火花法：取下喷嘴，吹气，将脉冲激光器放在不锈钢板上，使切割头从上到下移动，直到蓝色火花处于最大焦点。对于飞行器，由于光束发散角，当近端和远端被切割时光路的长度不同，并且聚焦前的光束尺寸具有一定的差异。入射光束的直径越大，焦斑的直径越小。为了减少聚焦前光束尺寸变化引起的焦点。尺寸变化，国内外激光切割系统制造商提供一些特殊设备供用户选择：（1）平行光管。这是一种常见的方法，即在CO2激光器的输出端添加平行光管。在扩束过程之后，扩束后的光束直径变大，发散角变小，使得近端和远端附近的光束尺寸在切割工作范围内彼此接近。 （2）在切割头上增加一个独立的移动镜头下轴是Z轴的两个独立部分，用于控制喷嘴到材料表面。当机台移动或光轴移动时，光束也从近端移动到远端F轴，使得光束聚焦后整个处理区域的光斑直径保持相同。如图所示。 （3）控制聚焦镜（通常是金属反射聚焦系统）水压。如果在聚焦前光束尺寸变小并且焦斑直径变大（kwt_8wt），则自动控制水压以改变焦点曲率以使焦斑直径变小。 （4）在飞行光路切割机上沿x和y方向添加补偿光路系统即，当切割远端的光路增加时，补偿光路缩短，当光路的光路缩短时，补偿光路缩短。切割近端减小，补偿光路增加，以保持光路长度一致。