激光切割的工艺分析讲解.ppt

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课程名称：激光加工技术
主讲人：王文权
单位：浙江工贸职业技术学院
教学目标
掌握激光切割技术在实际应用过程中需要考虑的具体工艺因素。

切割工艺的硬件因素
机床：机械传动系统和伺服控制系统
材料：物理化学特性和板材厚度等
切割工艺的软件因素（计算机辅助工艺设计内容）
打孔工艺
辅助切割路径设置
光束半径补偿和空行程处理
优化排样
打孔工艺
激光切割的起始点，称打孔点。
考虑因素：
精切割时不宜设置在工件轮廓线上；
打孔点质量较差
打孔点与零件切割轨迹起点距离应合适；
太远影响效率，太近不利于参数达到稳定状态，且打孔参数与切割参数常常并不一致。
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打孔方式：
爆破穿孔:(blast drilling)
连续激光照射，然后由与光束同轴的氧气流将熔融材料去除形成孔洞。
脉冲冲孔:(pulse drilling)
采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化，用空气或氮气作为辅助气体以减少因氧化放热使孔扩展，气体压力较切割时小，需要多次脉冲逐渐形成孔洞。
图1 激光打孔时间过长形成缺陷
（2）辅助切割路径设置
零件以外的切割路径称为辅助切割路径。
切入、切出辅助路径：为使零件轮廓光滑，过渡流畅
：零件尖角部位容易因热量集中影响加工质量
图2 激光切割辅助切割路径的设置
打孔点
环形辅助路径
切入辅助路径
切出辅助路径
打孔点、切入和切出路径
图3 实际切割过程的打孔点、切入和切出轨迹
激光束半径补偿：聚焦后是具有一定直径的光斑（非几何点），补偿的目的是使光束中心轨迹与工件理论轮廓重合；
空行程处理：为使激光束焦点在板材上的位置不变，需在喷嘴上附加随动装置来保证正常切割。当喷嘴切割路径从切割且落料后的区域通过时会出现激光头下落，所以空行程应避开板材空洞。
光束半径补偿和空行程处理
图4 随动装置保证激光焦点位置稳定
图5 空行程时切割头不能经过板材空洞区
图4 空行程时避免切割头经过板材空洞位置
（4）优化排样
优化排样：指将待切割零件的形状轮廓放置在给定规格大小的钢板上进行优化排列，使得钢板的利用率最大化。
关系到材料利用率和生产周期。
自动排样系统与算法（人机交互法、解析函数法等）
激光切割工艺分析还包括：结合零件套排问题的路径选取、考虑热效应对路径的影响等因素。