隨著計算機控制技術的發展，激光切割技術在鈑金類工件加工中的應用越來越廣泛。激光切割是鈑金加工的一次工藝革命，是鈑金加工中的“加工中心”。本文針對異型工件在激光切割中產生的缺陷提出了解決方法并推廣應用。
一、激光切割的特點
激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡做相對運動，從而形成一定形狀的切縫。激光切割技術近年來發展比較迅速，由于其具有切割尺寸精度高、切口無毛刺、切縫不變形、切割速度快且不受加工形狀限制等特點，目前已越來越多地應用于機械加工領域。
激光切割機具有以下優點。
◎精度高：定位精度0.05mm，重復定位精度0.02mm。
◎切縫窄：激光束聚焦成很小的光點，使焦點處達到很高的功率密度，材料很快加熱至氣化程度，蒸發形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續形成寬度很窄的切縫。切口寬度一般為0.10～0.20mm。
◎切割面光滑：切割面無毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以內。
◎速度快：切割速度可達10m/min，最大定位速度可達70m/min，比線切割的速度快很多。
◎切割質量好：無接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒有工件熱變形，完全避免材料沖剪時形成的塌邊，切縫一般不需要二次加工。
◎不損傷工件：激光切割頭不會與材料表面相接觸，保證不劃傷工件。
◎不受被切材料的硬度影響：激光可以對鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質合金等進行加工，不管什么樣的硬度，都可以進行無變形切割。
◎不受工件外形的影響：激光加工柔性好，可以加工任意圖形，可以切割管材及其他異型材。
◎可以對非金屬進行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品和有機玻璃等。
◎節約模具投資：激光加工不需模具，沒有模具消耗，無須修理模具，節約更換模具時間，從而節省了加工費用，降低了生產成本，尤其適合大件產品的加工。
◎節省材料：采用電腦編程，可以把不同外形的產品進行整張板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。
◎縮短了新產品制造周期：新產品試制，數量小，結構不確定、隨時會改動，根本不能出模具，激光切割機大大縮短了新產品制造周期，減少了模具投入。
二、異型工件的切割缺陷
隨著數控激光切割技術的普及和應用，發現一些異型零件的切割缺陷（圖1）：外形尺寸小，板材厚度≥3mm的工件容易在尖角處出現燒融和灼燒缺陷，工件外觀和輪廓尺寸很難保證，對有些≤1.5mm的細長條工件，隨著長度和寬度的比值增加會使工件出現兩頭粗中間細的缺陷，工件尺寸很難滿足圖樣要求，造成無為浪費。
三、解決切割缺陷的方法
針對異型工件的幾何輪廓、參數及材質的不同，合理選用激光切割的工藝參數及加工順序（工藝路線），采取適當的加工方法來消除加工缺陷，從而保證零件的加工質量。
1.過渡引線法
如圖2a所示零件，由于零件的尺寸小，切割速度快，起點溫度還沒來得及冷卻，就要重復切割收弧，工件切割起點和結束處燒傷嚴重，輪廓不規整很難滿足尺寸和切割面粗糙度要求，經試驗采用如圖2c所示――把單個工件合并，一次切割多個工件用過渡法處理圖樣：把起點和結束點都引到工件以外切割廢料區，避開起始點和結束點重合，徹底杜絕切割后工件燒融等缺陷。生成切割程序如圖2b所示。
2.間隔點法
2.間隔點法
對于長寬比（L/B）較大的板類工件，隨著比值和工件厚度的不同，零件會出現變形，如圖3所示的切割缺陷，這對這種缺陷，應根據板材的材質不同，所采取的切割方法也不同。
對于碳鋼板類工件，后期還需要進行化學處理或者涂漆的，切割面粗糙度要求不高的，可以應用數控激光切割機自帶的微焊（或微連接）方法來處理。我公司使用的德國Trumpf公司的數控激光切割機，其微焊（micrweld）處理程序界面如圖4所示，依次點擊 “Create”→“Extras”按鈕即可創建微焊點。
對于不銹鋼類工件，由于外觀要求嚴格，微焊易引起焊接融痕且不易消除，影響零件的外觀質量，現采用如圖5所示的間隔點法切割。進入用戶界面（圖6），依次點擊“Create”→“Start”按鈕即可創建間隔點。
針對不同厚度T值，間距δ值也要做相應的選擇，以便切割后兩個工件好分割且切割面不受影響。經過多次試驗，當T≤1.5mm時，δ=1mm；當2mm≤T≤4mm時，δ=0.5mm。對于間隔點切割法可以推廣應用到對稱零件的切割，如圖7所示。
對稱切割法可以減短切割軌跡，降低切割時間，避免短時間內重復切割給工件造成的變形和燒融缺陷，起到節能降耗，提高切割質量和切割效率的雙重功效，同時對于一些后期需要折彎的工件可以對稱排列，折彎時對稱折彎，不但尺寸精度能夠有效保證，同時也降低了由于變形和二次定位帶來的折彎累積誤差。
四、結語
在實際的激光切割加工中， 掌握和了解影響切割質量的幾個因素，按照碳鋼板“薄板高壓高速，厚板低壓低速”、不銹鋼鋁材“薄板低壓高速，厚板高壓低速”的原則，有效地調整工藝參數，就能加工出高質量、高精度的鋼結構件，充分發揮激光切割高效、高精度的優勢。由于在數控激光切割中影響切割面質量的因素很多，僅通過固定的切割規范難以獲得均勻穩定的切割質量。因此，合理確定工藝參數及優化切割工件工藝性是保證激光切割質量的關鍵。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
