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光纤激光金属切割机切割头关键技术

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光纤激光金属切割机切割头关键技术

发布日期:2019-03-01 作者:创智激光 点击:

以德国、美国、日本、意大利等为代表的少数发达同家主导和控制着全球激光技术和产业发展方向。欧美主要 家在大型制造业如机械、汽车、航空、造船、电子等行业中。基本完成了“光加T”时代。随着全球制造业巾心向中 转移,我H数控激光成套设备市场需求年增长速度达50c/~以f ,经过多年的发展,激光技术及装备从无到有,已逐步形成一定的产业规模⋯。激光产业中的核心技术是制约我国激光行业快速健康发展的重要因素。打破闰外技术垄断,实现进口替代是激光加] 发展道路上的重要课题。

激光切割机原理

1 切割头的主要组成部分

激光切割技术是利用切割头将激光器发m的激光聚焦成高功率密度的激光,使照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而将I 件割开I I。如图1所示。切割头是激光切割机的重要组成部分,主要南光纤连接块、准 直部分、聚焦部分、保护镜盒、本体、非接触式电容传感器、割嘴及控制系统组成,光纤连接块:光纤导入切割头的接口部分,常见的有QBH接口、QO接口,还有QCS、RK接口等。

准直组件:将m自光纤的发散光收敛起来,将其拉直或准直。准直组件还包括准直对中部分和水冷却部分。

聚焦组件:置于本体内,将准直后平行的激光束聚焦,I了J割1 件。通过聚焦组件的调焦部分可以改变焦点位置,以满足切割不同材料和不同厚度板材的需求。

保护镜盒:用于将外界与切割头内部光路隔绝,保证光路密封,防止灰尘和杂质进入光路,延长光纤切割头的使用寿命。

传感器及控制盒:能使切割头与工件表面之间的距离长期、可靠地保持稳定,为获得最佳的切割质量提供保证。

割嘴:安装在切割头前端,是激光束和铺助气体的排m通道。辅助气体经过割嘴内腔后形成高速气流。将融熔材料吹走,达到切割的目的。

激光切割机

2 主要关键技术

2.1 光斑直径和焦深如图3所示,把激光聚焦到焦点时,形成的光斑直径是计算被加工物上能量密度的重要数值。与激光切割质量有着重要联系。光纤的光斑直径取决于准直单元焦距、聚焦单元焦距、光纤芯径。

2.2焦点调节

为使激光切割机切割板材精度高且断面光滑无毛刺,切割头的焦点控制非常关键。切割过程中,割嘴和工件间的距离约为0.5 1.5mm,可以看作一个固定值,这样就不能通过整体升降切割头的方式来调节焦点位置。通常调焦有三种方法:移动聚焦镜调焦(F轴)、变曲率发射镜(VRM)调焦、准直调焦。

激光切割机

2.2.1 F轴调焦

如图5所示,,轴调焦就是改变聚焦镜的位置来改变焦点位置,聚焦镜下降,焦点位置就下降;反之,焦点位置上升。如果采用电机驱动聚焦镜上下运动就可实现自动调焦。

激光切割机

2.2.2 变曲率镜调焦

激光切割机

另一种调焦方法就是在光束进入聚焦镜之前放置一个变曲率发射镜,通过改变变曲率镜背面冷却水的压力来改变它的曲率,进而改变光束的发散状况,达到焦点上下移动的效果。当水压增加时,变曲率镜向外弯曲,平行光束经变曲率镜后变得发散,焦点位置向下移动(相对于零焦点);反之,光束变得收敛,焦点位置向上移动。如图6所示。调焦控制过程是利用计算机系统通过光电检测系统和压力传感系统的反馈进行数据处理后,作为变曲率镜的输入控制信号输入计算机,对反馈的信号实时闭环监控,实现对光束质量和聚焦特性的自适应调控,达到调焦效果。


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