光纤切割视频.doc

湖南大捷智能装备有限公司
光纤切割视频
　　主要技术
　　激光切割机的几项关键技术是光、机、电一体化的综合技术。
　　在激光切割机中激光束的参数、机器与数控系统的性能和精度都直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度较高或厚度较大的零件,必须掌握和解决以下几项关键技术：1、焦点位置控制技术：激光切割的优点之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度与4/πd2成正比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近容易将透镜损坏,因此一般大功率CO2激光切割机工业应用中广泛采用5〃~7.5〃″(127~190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。对于高质量的切割,有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5〃的透镜切碳钢,焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素,原则上6mm的金属材料,焦点在表面上;6mm的碳钢,焦点在表面之上;6mm的不锈钢,焦点在表面之下。具体尺寸由实验确定。
　　在工业生产中确定焦点位置的简便方法有三种：
　　(1)打印法：使切割头从上往下运动,在塑料板上进行激光束打印,打印直径最小处为焦点。
　　(2)斜板法：用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动,寻找激光束的最小处为焦点。
　　(3)蓝色火花法：去掉喷嘴,吹空气,将脉冲激光打在不锈钢板上,使切割头从上往下运动,直至蓝色火花最大处为焦点。
　　对于飞行光路的切割机,由于光束发散角,切割近端和远端时光程长短不同,聚焦前的光束尺寸有一定差别。入射光束的直径越大,焦点光斑的直径越小。为了减少因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化,国内外激光切割系统的制造商提供了一些专用的装置供用户选用：
　　(1)平行光管。这是一种常用的方法,即在CO2激光器的输出端加一平行光管进行扩束处理,扩束后的光束直径变大,发散角变小,使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近一致。
　　(2)在切割头上增加一独立的移动透镜的下轴,它与控制喷嘴到材料表面距离(standoff)的Z轴是两个相互独立的部分。当机床工作台移动或光轴移动时,光束从近端到远端F轴也同时移动,使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。如图二所示。
　　(3)控制聚焦镜(一般为金属反射聚焦系统)的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时,自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。
　　(4)飞行光路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短;反之当切割近端光程减小时,使补偿光路增加,以保持光程长度一致。
　　主要参数
　　X,Y工作范围：1300mm*2500mm切割聚焦镜头：F=80mm最大激光输出功率：500W调继冲频率：$300Hz电源脉冲宽度：0.5ms-2ms激光器：双灯镀金聚光腔切割接口卡：CNC3000控制卡切割软件：适应PLT,DXF等格式制冷功率：4W重复定位精度：±0.03/300mm空程速度：0-20000mm/min切割速度：0-15000mm/min
　　切割穿孔
　　切割穿孔技术：任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法：
　　(1)爆破穿孔：(Blastdrilling)，材料经连续激光的照射后在中心形成一凹坑,然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小与板厚有关,爆破穿孔平均直径为板厚的一半,因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大,且不圆,不宜在要求较高的零件上使用(如石油筛缝管),只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同,飞溅较大。
　　(2)脉冲穿孔：(Pulsedrilling)采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射逐步深入,因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成,立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小,其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率;更重要的时光束的时间和空间特性,因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。此外脉冲穿孔还须要有较可靠的气路控制系统,以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。在采用脉冲穿孔的情况下,为了获得高质量的切口,从工件静止时的脉冲穿孔到工件等速连续切割的过渡技术应以重视。从理论上讲通常可改变加速段的切割条件：如焦距、喷嘴位置、气体压力等,但实际上由于时间太短改变以上条件的可能性不大。在工业生产中主要采用改变激光平均功率的办法比较现实,具体方法有以下三种：(1)改变脉冲宽度;(2)改变脉冲频率;(3)同时改变脉冲宽度和频率。实际结果表明,第(3)种效果最好。
　　喷嘴设计及气流控制
　　喷嘴设计及气流控制技术：激光切割钢材时,氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处,从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大,速度要高,以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应;同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。因此除光束的质量及其控制直接影响切割质量外,喷嘴的设计及气流的控制(如喷嘴压力、工件在气流中的位置等)也是十分重要的因素。激光切割用的喷嘴采用简单的结构,即一锥形孔带端部小圆孔(如图4)。通常用实验和误差方法进行设计。由于喷嘴一般用紫铜制造,体积较小,是易损零件,需经常更换,因此不进行流体力学计算与分析。在使用时从喷嘴侧面通入一定压力Pn(表压为Pg)的气体,称喷嘴压力,从喷嘴出口喷出,经一定距离到达工件表面,其压力称切割压力Pc,最后气体膨胀到大气压力Pa。研究工作表明随着Pn的增加,气流流速增加,Pc也不断增加。
　　可用下列公式计算：V=8.2d2(Pg+1)
　　V-气体流速L/min
　　d-喷嘴直径mm
　　Pg-喷嘴压力(表压)bar
　　对于不同的气体有不同的压力阈值,当喷嘴压力超过此值时,气流为正常斜激波,气流速从亚音速向超音速过渡。此阈值与Pn、Pa比值及气体分子的自由度(n)两因素有关：如氧气、空气的n=5,因此其阈值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。当喷嘴压力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2时(Pn;4bar),气流正常斜激波封变为正激波,切割压力Pc下降,气流速度减低,并在工件表面形成涡流,削弱了气流去除熔融材料的作用,影响了切割速度。因此采用锥孔带端部小圆孔的喷嘴,其氧气的喷嘴压力常在3bar以下。
　　为进一步提高激光切割速度,可根据空气动力学原理,在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波,设计制造一种缩放型喷嘴,即拉伐尔(Laval)喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500WCO2激光器,透镜焦距2.5〃,采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验,见图4。试验结果如图5所示：分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下,切口表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa(或4bar)时切割速度只能达到2.75m/min(碳钢板厚为2mm)。NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。应指出的是切割压力Pc还是工件与喷嘴距离的函数。由于斜激波在气流的边界多次反射,使切割压力呈周期性的变化。
　　第一高切割压力区紧邻喷嘴出口,工件表面至喷嘴出口的距离约为0.5~1.5mm,切割压力Pc大而稳定,是工业生产中切割手扳常用的工艺参数。第二高切割压力区约为喷嘴出口的3~3.5mm,切割压力Pc也较大,同样可以取得好的效果,并有利于保护透镜,提高其使用寿命。曲线上的其他高切割压力区由于距喷嘴出口太远,与聚焦光束难以匹配而无法采用。
　　综上所述,CO2激光切割机技术正在我国工业生产中得到越来越多的应用,国外正研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术与装置。为了满足工业生产对质量和生产效率越来越高的要求,必须重视解决各种关键技术及执行质量标准,以使这一新技术在我国获得更广泛的应用。激光切割技术激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。激光切割技术有两种：一种是脉冲激光适用于金属材料。第二种是连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。
　　激光切割技术
　　是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。从二十世纪七十年代以来随着CO2激光器及数控技术的不断完善和发展,已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割;对于薄板采用剪床下料,成形复杂零件大批量的采用冲压,单件的采用振动剪。七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期,又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点,在工业生产中有一定的适用范围。激光切割机的研发与应用无疑是对现代工业生产的重大提高和创新突破。有很多大型激光切割机厂家在研发和投入使用中做的都非常出色。
　基本介绍
　　三维测量可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统 经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能的测量”。 三维测量的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。
　　应用领域
　　机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型等测量高精度的几何零部件以及测量复杂形状的机械零部件。
　　三维测量技术的应用领域：
　　最近几年，三维激光扫描技术不断发展并日渐成熟，目前三维扫描设备也逐渐商业化，三维激光扫描仪的巨大优势就在于可以快速扫描被测物体，不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据。这样一来可以高效地对真实世界进行三维建模和虚拟重现。因此，其已经成为当前研究的热点之一，并在文物数字化保护、土木工程、工业测量、自然灾害调查、数字城市地形可视化、城乡规划等领域有广泛的应用。
　　(1)测绘工程领域：大坝和电站基础地形测量、公路测绘，铁路测绘，河道测绘，桥梁、建筑物地基等测绘、隧道的检测及变形监测、大坝的变形监测、隧道地下工程结构、测量矿山及体积计算。
　　(2)结构测量方面：桥梁改扩建工程、桥梁结构测量、结构检测、监测、几何尺寸测量、空间位置冲突测量、空间面积、体积测量、三维高保真建模、海上平台、测量造船厂、电厂、化工厂等大型工业企业内部设备的测量;管道、线路测量、各类机械制造安装。
　　(3)建筑、古迹测量方面：建筑物内部及外观的测量保真、古迹(古建筑、雕像等)的保护测量、文物修复，古建筑测量、资料保存等古迹保护，遗址测绘，赝品成像，现场虚拟模型，现场保护性影像记录。
　　(4)紧急服务业：反恐怖主义，陆地侦察和攻击测绘，监视，移动侦察，灾害估计，交通事故正射图，犯罪现场正射图，森林火灾监控，滑坡泥石流预警，灾害预警和现场监测，核泄露监测。
　　(5)娱乐业：用于电影产品的设计，为电影演员和场景进行的设计，3D游戏的开发，虚拟博物馆，虚拟旅游指导，人工成像，场景虚拟，现场虚拟。
所谓激光切割就是将激光束照射到工件表面时释放的能量来使工件融化并蒸发，以达到切割和雕刻的目的，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代于传统的金属切割工艺设备。激光切割机系统一般由激光发生器、(外)光束传输组件、工作台(机床)、微机数控柜、冷却器和计算机(硬件和软件)等部分组成。
　　产品简述
　　激光切割机设备作为一种新型的工具越来越成熟的运用到各种行业，包含激光切割机、激光雕刻机、激光打标机、激光焊接机等。那么激光切割到底是怎么运用的，激光切割的好坏又怎么区分呢?
　　首先激光的能量以光的形式集中成一条高密度的光束，光束传递到工作表面，产生足够的热量，使材料熔化，加之与光束同轴的高压气体直接除去熔化金属，从而达到切割的目的，这说明激光切割加工同机床的机械加工有着本质的区别。
　　它是利用从激光发生器发射出的激光束，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束照射条件，激光热量被工件材料吸收，工件温度急剧上升，到达沸点后，材料开始汽化并形成孔洞，伴随高压的气流，随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝。切缝时的工艺参数(切割速度，激光器功率，气体压力等)及运动轨迹均由数控系统控制，割缝处的熔渣被一定压力的辅助气体吹除。
　　一般来说，激光切割质量可以由以下6个标准来衡量。
　　1.切割表面粗糙度Rz
　　2.切口挂渣尺寸
　　3.切边垂直度和斜度u
　　4.切割边缘圆角尺寸r
　　5.条纹后拖量n
　　6.平面度F
　　工作原理
　　激光是一种光，与自然界其它发光体一样，是由原子(分子或离子等)跃迁产生的，而且是自发辐射引起的。激光虽然是光，但它与普通光明显不同是激光仅在最初极短的时间内依赖于自发辐射，此后的过程完全由激辐射决定，因此激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性,极高的发光强度。激光同时又具有高相干性、高强度性、高方向性，激光通过激光器产生后由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上，使加工物品(表面)受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的融化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的。激光加工技术在广告行业的应用主要分为：激光切割、激光雕刻两种工作方式，对于每一种工作方式，我们在操作流程中有一些不尽相同的地方。
　　激光雕刻：主要是在物体的表面进行，分为位图雕刻和矢量雕刻两种：
　　位图雕刻：我们先在PHOTOSHOP里将我们所需要雕刻的图形进行挂网处理并转化为单色BMP格式，而后在专用的激光雕刻切割软件中打开该图形文件。根据我们所加工的材料我们进行合适的参数设置就可以了，而后点击运行，激光雕刻机就会根据图形文件产生的点阵效果进行雕刻。
　　矢量雕刻：使用矢量软件如Coreldraw，AutoCad，Iluustrator等排版设计，并将图形导出为PLT，DXF，AI格式,打标机，然后再用专用的激光切割雕刻软件打开该图形文件，传送到激光雕刻机里进行加工。
　　在广告行业主要适用于木板、双色板、有机玻璃、彩色纸等材料的加工。
　　激光切割：我们可以理解为是边缘的分离。对这样的加工目的我们应该先在CORELDRAW、AUTOCAD里将图形做成矢量线条的形式,气动打标机，然后存为相应的PLT、DXF格式，用激光切割机操作软件打开该文件，根据我们所加工的材料进行能量和速度等参数的设置再运行即可。激光切割机在接到计算机的指令后会根据软件产生的飞行路线进行自动切割。如：现有激光切割机，可以根据电脑绘制好的模板，然后直接输入电脑，自动切割图形。现有的激光切割机一般都有自己的硬盘，可输入海量数据源。
　　光纤型
光纤激光切割机五点使用技巧
　　1)双焦距激光切割头是激光切割机上的易损物品，长期使用，导致激光切割头损坏。
　　2)每六个月检查光纤激光切割机轨道的直线度及机器的垂直度，发现不正常及时维护调试。没有做这个的，有可能切割出来的效果就不怎么好，误差会增加，影响切割质量。这个是重中之重，必须要做的。
　　3)每周一次用真空吸尘器吸掉机器内的粉尘和污物，所有电器柜应关严防尘。
　　4)经常检查光纤激光切割机钢带，一定保证拉紧。不然在运行中出了问题，有可能就会伤到人，严重还能导致人员死亡。钢带看似小东西，出了问题还是有点严重的。
　　5)光纤激光切割机各导轨应经常清理，排除粉尘等杂物，保证设备正常齿条要经常擦拭，加润滑油，保证润滑而无杂物。导轨要经常进行清理和上润滑油，还有就是电机也要经常的进行清理和上润滑油，机器在行进中就能更好的走位，更准确的切割，切割出来的产品质量就会提高。北京博瑞激光金属加工有限公司是专业研发、生产工业激光切割设备的高新技术企业，拥有专业的设计团队，是一个高素质的创新公司。公司自成立以来一直致力于钣金及钣金加工设备研发，在研发和生产的过程中得到了国内外顶级激光科研机构支持，使公司的激光产品一举站在先进行列。公司主营的激光设备包括：固体YAG激光切割机系列;光纤激光切割机系列及根据用户需求为用户研发的非标设备。
　　紫外型
　　紫外激光切割机是采用紫外激光的切割系统，利用紫外光的特点，比传统长波长切割机具有更高精度和更好的切割效果。利用高能量的激光源以及精确控制激光光束可以有效提高加工速并和得到更精确的加工结果。
　　紫外激光切割机可对柔性线路板和有机覆盖膜进行精密切割而无需特别的压力和模具固定。采用振镜扫描和直线电机两维工作台联合运动方式，不因形状复杂、路径曲折而增加加工难度;MicroVector设备采用矢量描述激光走行的路径，更为光滑。这样的激光系统切割出的覆盖膜轮廓边缘齐整圆顺、光滑无毛刺、无溢胶。采用模具等机加工方式开窗难免的窗口附近会有冲型后的毛刺和溢胶，这种毛刺和溢胶在经贴合压合上焊盘后是很难去除的，会直接影响其后的镀层质量。
　　而采用MicroVector系统，此问题却可以迎刃而解，因为只需要你将修改后的CAD数据导入MicroVector的软件系统就可以很轻松快捷的加工得到你想要开窗图形的覆盖膜，在时间和费用上将为您赢得市场竞争先机。
　　MicroVector设备集数控技术、激光技术、软件技术等光机电高技术于一体，具有高灵活性、高精度、高速度等先进制造技术的特征，可以使电路板厂家在技术水平上、经济上、时间上、自主性上改变挠性板传统加工和交货方式。
产品特点
　　1.激光切割FPC的优点
　　2.激光在挠性电路板制造过程中有三个主要功能：FPC外型切割，覆盖膜开窗，钻孔等;
　　3.直接根据CAD数据用来激光切割，更方便快捷，可以大幅度缩短交货周期;
　　4.不因形状复杂、路径曲折而增加加工难度;
　　5.进行覆盖膜开窗口时，切割出的覆盖膜轮廓边缘齐整圆顺、光滑无毛刺、无溢胶。采用模具等机加工方式开窗难免在窗口附近会有冲型后的毛刺和溢胶。
　　6.挠性板样品加工经常由于客户需要出现线路、焊盘位置的修改而导致覆盖膜窗口的变更，采用传统方法则需要重新更换或修改模。而采用激光加工，此问题却可以迎刃而解，因为只需要你将修改后的CAD数据导入就可以很轻松快捷地加工得到你想要开窗图形的覆盖膜，在时间和费用上将为您赢得市场竞争先机。
　　7.激光加工精度高，是挠性电路板成型处理的理想工具。激光可以将材料加工成任意形状。
　　8.在以往的大批量生产中，许多小部件都使用机械硬冲压成型的模具压制形成。但是硬冲模法大的损耗和长的交付周期对小部件的加工和成型而言显得不实用且成本高。