金属与激光切割机
激光切割机在切割过程中，光束经切的透镜聚焦成一个很小的焦点，使焦点处达到高的功率密度，其中切固定在z轴上。激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。这时，光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分热量，材料很快被加热到熔化与汽化温度，与此同时，一股高速气流从同轴或非同轴侧将熔化及汽化了的材料吹出，形成材料切割的孔洞。随着焦
金属与激光切割机
金属与激光切割机
激光切割机在切割过程中，光束经切的透镜聚焦成一个很小的焦点，使焦点处达到高的功率密度，其中切固定在z轴上。激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。这时，光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分热量，材料很快被加热到熔化与汽化温度，与此同时，一股高速气流从同轴或非同轴侧将熔化及汽化了的材料吹出，形成材料切割的孔洞。随着焦点与材料的相对运动，使孔洞形成连续的宽度很窄的切缝，完成材料的切割。
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）。伺服电机直接驱动的等光程系统与上述两种光路补偿措施相比，等光程具有结构简单、成本低、调整方便等优点，能在连续加工中确保聚焦透镜上的光斑面积不变。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,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。
伺服电机直接驱动的等光程系统
与上述两种光路补偿措施相比，等光程具有结构简单、成本低、调整方便等优点，能在连续加工中确保聚焦透镜上的光斑面积不变；同时，还能根据不同的切割工艺要求，改变切割时焦点半径和焦点深度的大小。汽化切割该加工不能用于，像木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。目前，国内关于等光程方面研究还不多，如天津城市建设学院的扬晓东等，提出了光路长度补偿系统的三种机构设计方案，并从机构的角度对其进行了分析和比较，其方法的提出对激光切割机飞行光路的设计具有一定的指导意义。采用机构来实现光路补偿，会使设备的结构尺寸过大，同时增加了设备的复杂程度，安装调整难度大。随着伺服控制技术的日益成熟，采用伺服电机直接驱动等光程装置具有结构简单，调整方便等优点，是一种经济、实用的光路补偿方案。伺服电机直接驱动的等光程光路补偿方案主要包括激光发生器、固定于机身上的反射镜、伺服电机驱动的运动装置上的补偿反射镜、横梁上的反射镜、z轴上的反射镜片。当固定在z轴上的切作x，y向运动时，补偿反射镜作S向运动来补偿光路长度的变化,进而保持激光切割机在连续切割加工时焦点半径和焦点深度不变。当有不同加工需要时，比如切割不锈钢薄板与低碳钢厚板，需要不同的焦点大小、焦点深度、行走速度，此时，可通过控制器改变等光程装置的初始位置来改变光路长度，进而改变透镜表面光束直径，终改变焦点大小和焦点深度,以满足不同加工需要。
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