金屬管材在航空器制造、工程機(jī)械、汽車(chē)工業(yè)、石油化工、農(nóng)牧機(jī)械等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。因應(yīng)用場(chǎng)景的不同，需要加工成不同形狀、不同尺寸的零件，以滿(mǎn)足不同行業(yè)的需要。激光加工技術(shù)特別適合應(yīng)用于各種金屬管材的加工。管材激光切割系統(tǒng)有著高柔性、高自動(dòng)化的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)不同材料小批量多品種的生產(chǎn)模式。
管材激光切割系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些呢？
導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)
導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)的作用是把激光發(fā)生器輸出的光束引導(dǎo)到聚焦光路的切割頭上。對(duì)于激光切割管材，要得到高質(zhì)量的切縫就需要聚焦光束的聚焦光斑直徑小、功率高。這就使得激光發(fā)生器進(jìn)行低階模輸出。在進(jìn)行管材激光切割時(shí)，為了獲得較為細(xì)小的光束聚焦直徑，激光的橫模階次要小，最好是基模。激光切割設(shè)備的切割頭帶有聚焦透鏡，激光光束通過(guò)透鏡聚焦后，就能獲得較小的聚焦光斑，這樣就可進(jìn)行高質(zhì)量的管材切割。
切割頭的軌跡控制
在管材切割中，被加工的管材屬于空間曲面，形狀比較復(fù)雜，如果用常規(guī)方法編程加工會(huì)有一定的困難，這就要求操作人員根據(jù)加工工藝要求，選擇正確的加工路徑以及合適的參考點(diǎn)，利用數(shù)控系統(tǒng)記錄下各軸的進(jìn)給情況以及參考點(diǎn)的坐標(biāo)值，再通過(guò)激光切割系統(tǒng)的空間直線和圓弧插補(bǔ)功能，記錄加工過(guò)程的坐標(biāo)值，并生成加工程序。
激光切割焦點(diǎn)位置的自動(dòng)控制
如何控制激光切割焦點(diǎn)位置是影響切割質(zhì)量的重要因素。通過(guò)自動(dòng)測(cè)量和控制裝置使焦點(diǎn)相對(duì)工件表面的垂直方向不變，是激光切割管材的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過(guò)對(duì)激光焦點(diǎn)位置的控制與激光加工系統(tǒng)直線軸（X-Y-Z ）的一體化，使激光切割頭的運(yùn)動(dòng)更加輕巧靈活，而且對(duì)焦點(diǎn)的位置都能了如指掌，避免了切割頭在加工過(guò)程中與切割管材或者其他物件發(fā)生碰撞。
主要工藝參數(shù)的影響
⑴光功率的影響。
對(duì)于連續(xù)波輸出的激光發(fā)生器來(lái)說(shuō)，激光功率的大小會(huì)對(duì)激光切割產(chǎn)生重要的影響。理論上來(lái)說(shuō)，激光切割管材設(shè)備的激光功率越大可獲得的切割速度越大，但是結(jié)合管材自身的特點(diǎn)，最大的切割功率并非最佳的選擇。當(dāng)提高切割功率時(shí)，激光自身的模式也發(fā)生變化，這就會(huì)影響激光光束的聚焦。在實(shí)際加工中，我們常常會(huì)選擇在小于最大功率的情況下，讓焦點(diǎn)獲得最高的功率密度，從而保證整個(gè)激光切割的效率與切割質(zhì)量。
⑵切割速度的影響。
激光切割管材時(shí)必須保證切割速度在一定的范圍內(nèi)才能獲得較好的切割質(zhì)量。如果切割速度偏慢，過(guò)多的熱量就會(huì)堆積在管材表面，熱影響區(qū)變大，割縫變寬，排出的熱融材料燒灼切口表面，使得切口表面變得粗糙。當(dāng)切割速度加快時(shí)，管材圓周平均切縫寬度變小，而且被切割管徑越小這種影響越明顯。隨著切割速度的加快，激光作用的時(shí)間縮短，管材吸收的總能量變少，管材前端溫度下降，割縫寬度減小，如果切割速度過(guò)快，會(huì)出現(xiàn)管材割不穿或者割不斷的情況，從而影響整個(gè)切割質(zhì)量。
⑶管徑大小的影響。
激光切割管材時(shí)，管材自身的特性對(duì)加工過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。例如圓管管徑的大小對(duì)加工質(zhì)量有著明顯的影響，通過(guò)對(duì)激光切割薄壁無(wú)縫鋼管的研究發(fā)現(xiàn)，激光切割管材設(shè)備在各項(xiàng)工藝參數(shù)保持不變的情況下，管徑不斷增加切縫寬度也會(huì)不斷增加。
⑷輔助氣體的種類(lèi)與壓力。
切割非金屬和部分金屬管材時(shí)，可以使用壓縮空氣或者惰性氣體（如氮?dú)猓┳鳛檩o助氣體，而對(duì)于大多數(shù)金屬管材則可以使用活性氣體（如氧氣）。在確定輔助氣體的種類(lèi)之后，確定輔助氣體的壓力大小也顯得極為重要。當(dāng)以較高的速度切割管壁厚度較小的管材時(shí)，則應(yīng)提高輔助氣體的壓力，以防止切口出現(xiàn)掛渣；當(dāng)切割管壁厚度較大或者切割速度較慢時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低輔助氣體的壓力，以防止出現(xiàn)管材割不穿或者割不斷。
在激光切割管材時(shí)，光束焦點(diǎn)所處的位置也十分重要。切割時(shí)焦點(diǎn)位置一般在切割管件的表面位置，當(dāng)焦點(diǎn)處于較好位置時(shí)，割縫最小，切割效率最高，同時(shí)獲得的切割效果也最好。
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