（大族-内部培训）大功率激光切割机IPG培训教程课件.pptx

1、光纤系列培训教程光纤系列培训教程 第一讲安全说明及预防措施 目录第二讲环境知识 第三讲产品结构及工作原理 第四讲激光切割的基本知识 第五讲切割软件 第六讲设备操作说明 第七讲程序及说明 第八讲常用操作 第九讲工艺参数和机床设置 第十讲切割工艺 第十一讲 操作指南第一讲安全说明及预防措施安全说明及预防措施 1.11.1综述综述 在操作机床和进行日常维护保养之前，操作人员必须接受在操作机床和进行日常维护保养之前，操作人员必须接受正规的培训，同时仔细阅读机床说明书，以对机床正规的培训，同时仔细阅读机床说明书，以对机床 安全措施和安全措施和要求有所了解，并遵守相关的安全预防措施。要求有所了解，并遵守相

2、关的安全预防措施。1.21.2机器涉及的安全标准机器涉及的安全标准 激光加工设备和操作均应遵照激光加工设备和操作均应遵照GB7247-87GB7247-87激光产品辐射安全、激光产品辐射安全、设备分类、要求和用户指南及设备分类、要求和用户指南及GB10320-88GB10320-88激光激光 设备和设施的电气安全两个国家标准执行。设备和设施的电气安全两个国家标准执行。1.31.3安全管理的警告安全管理的警告 1.1.指定安全管理员，确定其职责范围，并对激光加工机床操作指定安全管理员，确定其职责范围，并对激光加工机床操作者进行安全操作培训及安全防护教育。者进行安全操作培训及安全防护教育。2.2.

3、指定激光安全管理区域，在管理区域的出入口设立警告牌，指定激光安全管理区域，在管理区域的出入口设立警告牌，内容包括：激光加工机床的功率、激光种类、禁止非操作人员进入，内容包括：激光加工机床的功率、激光种类、禁止非操作人员进入，注意保护眼睛，标明安全管理者姓名等。注意保护眼睛，标明安全管理者姓名等。3.3.激光加工机床的操作者或在激光加工机床使用期间接近激光激光加工机床的操作者或在激光加工机床使用期间接近激光的人员，应戴上相应的激光防护镜并穿上防护衣，在戴防护镜区域的人员，应戴上相应的激光防护镜并穿上防护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证操作者顺利操作。内，一定要有良好的室内光照

4、，以保证操作者顺利操作。4.4.激光加工机床不用时，应关闭总电源开关，以免闲杂人员误激光加工机床不用时，应关闭总电源开关，以免闲杂人员误操作引起危害。操作引起危害。5.5.三维激光加工为了对操作者进行保护，必须具备加工室或保三维激光加工为了对操作者进行保护，必须具备加工室或保护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工室开门时，激光光闸应关闭。置；当加工室开门时，激光光闸应关闭。6.6.应把加工过程中产生的烟尘气体及激光工作气体排放到室外，应把加工过程中产生的烟尘气体及激光工作气体排放到室外，所有气瓶均摆放整齐、

5、稳固，通风，远离火源。所有气瓶均摆放整齐、稳固，通风，远离火源。安全说明及预防措施 1.41.4激光安全通告激光安全通告 激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都会引起灼伤。尤其光纤激光直接观看会严重危害到眼睛视网的任何部位都会引起灼伤。尤其光纤激光直接观看会严重危害到眼睛视网膜！所有操作人员必须严格佩戴膜！所有操作人员必须严格佩戴1064nm1064nm激光防护眼镜！禁止不佩戴眼镜进激光防护眼镜！禁止不佩戴眼镜进行操作以及观看激光！应避免将身体任何部位置于激光通路中，以免误操行操作以及观看激光！应避免将身体任何部位置于激光通

6、路中，以免误操作造成伤害。作造成伤害。1.4.11.4.1眼和皮肤的保护眼和皮肤的保护 1.1.激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都会引起灼伤。应避免将身体任何部位置于会引起灼伤。应避免将身体任何部位置于 激光设备的光路中，以免误操作造成伤害。激光设备的光路中，以免误操作造成伤害。2.2.在本篇教材中主要涉及到光纤系列，但在安全知识讲解将会涉及到在本篇教材中主要涉及到光纤系列，但在安全知识讲解将会涉及到CO2CO2的知识内容供大家鉴赏，在激光加工中，通常使用的知识内容供大家鉴赏，在激光加工中，通常使用CO2CO

7、2、IPGIPG激光器，不激光器，不同类型的激光，对人体造成的伤害是不同的。同类型的激光，对人体造成的伤害是不同的。IPGIPG激光器产生的激光有可能激光器产生的激光有可能损伤眼睛的视网膜，由于损伤眼睛的视网膜，由于IPGIPG激光的波长对眼睛的透射率极高，危害性也更激光的波长对眼睛的透射率极高，危害性也更大。大。CO2CO2激光器产生的激光的危害主要是对眼睛激光器产生的激光的危害主要是对眼睛 角膜的灼伤。两种激光照角膜的灼伤。两种激光照射均有可能引起眼睛的白内障和对皮肤产生灼伤的危险。因此，在调整激射均有可能引起眼睛的白内障和对皮肤产生灼伤的危险。因此，在调整激光时，要根据激光的种类不同，采

8、用相应的防护措施。光时，要根据激光的种类不同，采用相应的防护措施。3.3.加工用的激光器，加工用的激光器，CO2CO2激光器一般高压油箱供电电压为几千伏至几万激光器一般高压油箱供电电压为几千伏至几万伏，应防止激光器高压电及高压电下电子管产生的伏，应防止激光器高压电及高压电下电子管产生的X X射线伤害的危险。射线伤害的危险。1.4.21.4.2防火保护防火保护 采用激光加工时，经常会用到氧气，加上加工时火花的飞采用激光加工时，经常会用到氧气，加上加工时火花的飞溅，氧气容易导致火灾的危险。因此工作区域内不应有易燃易爆物品的存溅，氧气容易导致火灾的危险。因此工作区域内不应有易燃易爆物品的存在，同时必

9、须具备相应的防范设施。在，同时必须具备相应的防范设施。1.51.5电气安全电气安全 1.1.不要用湿手接触任何开关以免触电。机床的伺服电机位置的防护罩、不要用湿手接触任何开关以免触电。机床的伺服电机位置的防护罩、立柱背后接线盒、机床变压器柜、电气柜门等处贴有闪电标牌，表示这些立柱背后接线盒、机床变压器柜、电气柜门等处贴有闪电标牌，表示这些部位有高电压的电器或电气元件，操作者在接近这些部位或打开维护保养部位有高电压的电器或电气元件，操作者在接近这些部位或打开维护保养时应格外小心，以免触电。时应格外小心，以免触电。安全说明及预防措施 2.全面阅读机床说明书及电气原理图，以便熟悉各项功能和对应键的操

10、作方法。3.不要轻易打开电气柜门，不准改变已设定的机床固定参数、电位器和计时器。如果必须改变，应由经过培训且经制造厂家认可的专业人员来操作，并记录下变动前的参数值，以便在必要时，能恢复原始状态。4.在通电状态下不要触摸电气柜内数控装置、伺服装置、变压器、风扇及其它带电的元器件。【警告】：断电后，要停一段时间（5分钟以上）再触及端子。因断电后在一段时间内动力线端子间留有高电压。为避免触电请不要立即触碰!1.6材料安全通告 对激光加工机床，所用聚焦透镜等光学仪器，都是用化学气相沉积法制造，多用ZnSe材料制作，当它在燃烧点以上时，就有有毒的Se蒸气发生，它为剧毒物质。为了提高透射率，在透镜上涂有放

11、射性物质钍的化合物膜，因此透镜破损时要十分注意妥善处理，而不能按照工业上常规废物处理，以免对环境造成危害。1.7机器的防护措施 要特别注意IPG激光器跟机床切割头连接的黄色传导光纤，不能撞击及弯折（保证大于120度角）这根传导光纤。【配IPG激光器】激光器与机床支撑架之间的连接必须使用钢管连接，激光光路不得暴露在外，必须有保护装置，人的任何部分不得放在激光光路中。【配CO2激光器的机床】机床床身的X、Y轴方向上均有限位开关，请勿移动限位开关，而使横梁移出工作范围造成机床的毁坏。3.机床加工期间操作人员不能进入机床加工区域并要关闭机床安全门，以免造成人身伤害。机床的丝杠及导轨均加装防护罩，请勿在

12、上面放置任何物品，以免造人员伤亡或设备损坏。安全说明及预防措施 1.81.8使用人员常识使用人员常识 1.1.激光加工切割机的操作人员，必须经过专门培训，并且达激光加工切割机的操作人员，必须经过专门培训，并且达到要求，并在安全管理员同意的前提下，才能上岗操作。到要求，并在安全管理员同意的前提下，才能上岗操作。2.2.激光加工机的操作者或在激光使用期间接近激光的人员，激光加工机的操作者或在激光使用期间接近激光的人员，应戴上适当的激光防护镜（防应戴上适当的激光防护镜（防1064nm1064nm波长激光的防护镜）并穿上防波长激光的防护镜）并穿上防护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证

13、操作护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证操作者顺利操作。者顺利操作。3.3.为了对操作者进行保护，必须具备加工室或者保护屏围等设为了对操作者进行保护，必须具备加工室或者保护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工室开门时，应关闭激光光闸。室开门时，应关闭激光光闸。4.4.严禁没戴防护眼镜通过非保护窗观看激光。机床外罩上的保严禁没戴防护眼镜通过非保护窗观看激光。机床外罩上的保护窗采用防护窗采用防1064nm1064nm波长激光的防护玻璃制作，防护等级为波长激光的防护玻璃制作，防护等级为4 4级，

14、防级，防护玻璃符合欧洲标准护玻璃符合欧洲标准EN207EN207：1998+A11998+A1：20022002防护玻璃安全光防护寿防护玻璃安全光防护寿命为三年左右。命为三年左右。1.91.9个人保护设备个人保护设备 技术或组织措施无法完全避免健康危害时，拥有者必须向操技术或组织措施无法完全避免健康危害时，拥有者必须向操作和维护人员提供所需的个人保护设备。作和维护人员提供所需的个人保护设备。加盖钢靴加盖钢靴 保护手套保护手套 激光防护眼镜激光防护眼镜 （部分个人保护设备不随激光切割机床提供）（部分个人保护设备不随激光切割机床提供）第二讲环境知识环境知识 A.A.使用环境条件使用环境条件 1.1

15、.电源电源 a.a.规格：三相五线制，规格：三相五线制，380V 50Hz380V 50Hz，容量根据激光器类，容量根据激光器类型和容量而定。型和容量而定。b.b.品质：电源品质：三相不平衡度品质：电源品质：三相不平衡度2.5%2.5%，线电，线电压波动压波动10%10%。建议配置稳压电源：建议配置稳压电源：稳压电源能保证机器输入电压的稳定，使整个机床、激光器稳压电源能保证机器输入电压的稳定，使整个机床、激光器在比较良好的状态下工作。空压机及冷水机最好不在比较良好的状态下工作。空压机及冷水机最好不 要通过稳压电源，以防止大功率的冷水机功率变化干扰激光要通过稳压电源，以防止大功率的冷水机功率变化

16、干扰激光器的功率输出。器的功率输出。2.2.接地保护：机床接地，在机床侧打地桩接地线，也可将机床接地保护：机床接地，在机床侧打地桩接地线，也可将机床接到电源的地线，要求接地电阻接到电源的地线，要求接地电阻44。3.3.要求通风条件好、无粉尘、无腐蚀、无污染的场地环境。要求通风条件好、无粉尘、无腐蚀、无污染的场地环境。4.4.安装地基要求周边不能有大的振动，并且开凿防震沟。安装地基要求周边不能有大的振动，并且开凿防震沟。5.5.激光器要求安装在激光器要求安装在22C22C的环境温度下（参照激光器的说明的环境温度下（参照激光器的说明书）。书）。6.6.冷水机组是向激光器及冷水机组是向激光器及QBH

17、QBH、切割头准直装置提供冷却循环水、切割头准直装置提供冷却循环水的专用设备，冷却水的压力保持在的专用设备，冷却水的压力保持在1.53.5Bar1.53.5Bar之间，冷却循环水之间，冷却循环水要求使用高质量的去离子水或蒸馏水。要求使用高质量的去离子水或蒸馏水。7.7.为预防火灾的发生，加工场地应配置好适当的灭火器并预留为预防火灾的发生，加工场地应配置好适当的灭火器并预留一定的灭火通道。一定的灭火通道。8.8.机床左侧和后侧距车间墙壁的距离应在机床左侧和后侧距车间墙壁的距离应在1.2M1.2M以上；激光器后以上；激光器后侧距车间墙壁应在侧距车间墙壁应在1.5M1.5M以上；冷水机与空压机可放以

18、上；冷水机与空压机可放 在室外，但距激光器应在在室外，但距激光器应在10M10M内。内。9.9.控制单元、伺服单元和显示器及控制面板为机床的核心部件，控制单元、伺服单元和显示器及控制面板为机床的核心部件，对环境有一定的要求，并应避免机床遭受电磁波对环境有一定的要求，并应避免机床遭受电磁波 的干扰，例如电弧焊和放电加工机等，影响机床正常工作。的干扰，例如电弧焊和放电加工机等，影响机床正常工作。B.B.对环境及能源的影响对环境及能源的影响 1.1.光纤激光切割机的激光器为半导体光纤激光发生器，切光纤激光切割机的激光器为半导体光纤激光发生器，切割时会产生废气，废气是有害的，所以在切割这些特殊材料时，

19、割时会产生废气，废气是有害的，所以在切割这些特殊材料时，有必要对吸尘装置排出的废气进行净化处理后排放到大气中。有必要对吸尘装置排出的废气进行净化处理后排放到大气中。2.2.该光纤激光切割机的激光器属类激光产品，其射出光束，该光纤激光切割机的激光器属类激光产品，其射出光束，或经镜片反射和漫反射光都可能对人体（尤其是眼部）造成损伤，或经镜片反射和漫反射光都可能对人体（尤其是眼部）造成损伤，在场人员应注意防护，还应防止火灾发生。在场人员应注意防护，还应防止火灾发生。3.3.光纤激光切割机为高能耗设备，其电源总需求量约为：三相光纤激光切割机为高能耗设备，其电源总需求量约为：三相380V380V，50H

20、z50Hz，75KVA75KVA（激光器类型及激光器的冷水机组。用户选（激光器类型及激光器的冷水机组。用户选择激光器的不同，功率也不完全相同。）择激光器的不同，功率也不完全相同。）第四讲激光切割的基本知识 激光切割的基本知识激光切割原理气体知识切割范围激光切割的基本知识 激光切割工艺原理激光切割工艺原理:激光切割是材料加工中一种先进的和激光切割是材料加工中一种先进的和应用较为广泛的切割工艺。它是利用高能量密度的激光束作为应用较为广泛的切割工艺。它是利用高能量密度的激光束作为“切割刀具切割刀具”对材料进行热切割的加工方法。采用激光切割技术对材料进行热切割的加工方法。采用激光切割技术可以实现各种金

21、属、非金属板材、复合材料等的切割，在各领域可以实现各种金属、非金属板材、复合材料等的切割，在各领域都有广泛的应用都有广泛的应用 4.1激光切割原理激光切割原理 激光切割是利用经聚后的激光切割是利用经聚后的 高功率、高能量密度的激光束高功率、高能量密度的激光束 照射到要加工的板材上，使被照射到要加工的板材上，使被 照射的材料迅速熔化、汽化、照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与烧蚀或达到燃点，同时借助与 光束同轴的高速气流吹除熔融光束同轴的高速气流吹除熔融 物质，从而实现将板材割开。物质，从而实现将板材割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割属于热切割方法之一。其原理见右图：其原

22、理见右图：光纤光纤激光切割的基本知识 4.2 激光切割的主要方式激光切割的主要方式 激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧助熔化切割和激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧助熔化切割和控制断裂切割四种：控制断裂切割四种：A.激光气化切割激光气化切割 利用激光高能力密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常利用激光高能力密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很速度很大，在蒸气喷出的

23、同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（纸、布、木材、激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割塑料和橡皮等）的切割 B.激光熔化切割激光熔化切割 激光熔化切割是用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同激光熔化切割是用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化气体（轴的喷嘴喷吹非氧化气体（N2、Ar、He等）依靠气体的强大压力使液态金等）依靠气体的强大压力使液态金属排除，形成割缝。激光熔化切割不需要使

24、金属完全气化，所需激光能量属排除，形成割缝。激光熔化切割不需要使金属完全气化，所需激光能量只有汽化切割的十分之一左右，约只有汽化切割的十分之一左右，约107W/cm2。激光束照射到工件表面，除。激光束照射到工件表面，除反射损失外，剩下的能量被吸收，加热材料蒸发成小孔；一旦小孔形成，反射损失外，剩下的能量被吸收，加热材料蒸发成小孔；一旦小孔形成，它作为黑体将吸收所有光束能量，小孔被熔化金属壁所包围，依靠气流的它作为黑体将吸收所有光束能量，小孔被熔化金属壁所包围，依靠气流的高速流动，使熔壁保持相对稳定；熔化等温线贯穿工件，依靠辅助气流喷高速流动，使熔壁保持相对稳定；熔化等温线贯穿工件，依靠辅助气流

25、喷射压力将融化材料吹走；随着工件或者切割头的移动，小孔横移并成一条射压力将融化材料吹走；随着工件或者切割头的移动，小孔横移并成一条切缝，激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内切缝，激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内被吹掉。被吹掉。对薄板材料，切割速度过慢会使大部分激光束直接通过切口白白损对薄板材料，切割速度过慢会使大部分激光束直接通过切口白白损失能量，速度提高使更多光束照射材料，增加与材料的耦合功率，获得保失能量，速度提高使更多光束照射材料，增加与材料的耦合功率，获得保证切割质量的较宽参数调节区，对厚板材料，由于激光蒸发作用或熔化产证切割质量的较宽参

26、数调节区，对厚板材料，由于激光蒸发作用或熔化产物移去速度不够快，光束在割缝内材料切面上多次反射，只要熔化产物能物移去速度不够快，光束在割缝内材料切面上多次反射，只要熔化产物能在它被冷气流凝团前除去，切割过程将继续进行。在它被冷气流凝团前除去，切割过程将继续进行。所有激光切割口边缘都呈条纹状，其原因是：所有激光切割口边缘都呈条纹状，其原因是：1.切割过程开始于导致氧燃烧的某功率值，而在较低的功率水平停止；切割过程开始于导致氧燃烧的某功率值，而在较低的功率水平停止；2.切割断面是如此的陡，以致在它上面的功率密度不能持续地维持熔切割断面是如此的陡，以致在它上面的功率密度不能持续地维持熔化过程，而在切

27、割面形成台阶，使切化过程，而在切割面形成台阶，使切 割面在切割过程中间歇地前进；割面在切割过程中间歇地前进；3.切割产生的吸收或反射等离子或烟雾可引起间歇效应。切割产生的吸收或反射等离子或烟雾可引起间歇效应。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。切割质量好，但成本比氧气切割高。钢、钛、铝及其合金等。切割质量好，但成本比氧气切割高。激光切割的基本知识 C.激光氧助熔化切割激光氧助熔化切割 激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割，它是用激光作为预热热源，用氧气等活性

28、气体作为，它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷出的气体一方面与金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融切割气体。喷出的气体一方面与金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物与熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。简要分析如下：的氧化物与熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。简要分析如下：1.在激光照射下，材料表面加热到达燃点温度，随之与氧气接触，发生激烈氧化反应，放出大在激光照射下，材料表面加热到达燃点温度，随之与氧气接触，发生激烈氧化反应，放出大量热量。在此量热量。在此 热量作用下，材料内部形成充满蒸气的小孔，小孔周围被熔融金属壁所包

29、围。热量作用下，材料内部形成充满蒸气的小孔，小孔周围被熔融金属壁所包围。2.蒸气流动运动使周围熔融金属壁向前移动，并发生热量和物质转移。蒸气流动运动使周围熔融金属壁向前移动，并发生热量和物质转移。3.氧和金属的氧化速度受控于氧化物质转移成熔渣，和氧气扩散通过熔渣到达点火前沿的速度。氧和金属的氧化速度受控于氧化物质转移成熔渣，和氧气扩散通过熔渣到达点火前沿的速度。氧气流速越高，燃烧化学反应和材料去除速度越快。同时，也导致切缝出口处反映产物氧气流速越高，燃烧化学反应和材料去除速度越快。同时，也导致切缝出口处反映产物氧化物的氧化物的快速冷却。快速冷却。4.最后达到燃点温度的区域，氧气流作为冷却剂，缩

30、小热影响区。最后达到燃点温度的区域，氧气流作为冷却剂，缩小热影响区。5.显然，氧助切割存在着两个热源：激光照射能和氧显然，氧助切割存在着两个热源：激光照射能和氧-金属放热反应能，粗略估计，切割碳钢时，金属放热反应能，粗略估计，切割碳钢时，氧化反应提供的能量要占全部切割能量的氧化反应提供的能量要占全部切割能量的60%左右，很明显，与惰性气体比较，使用氧气做辅助气左右，很明显，与惰性气体比较，使用氧气做辅助气体可获得较高的速度。体可获得较高的速度。6.氧燃烧速度高于光束行进速度，这时割缝宽且粗糙；激光束行进速度比氧燃烧速度快，所得氧燃烧速度高于光束行进速度，这时割缝宽且粗糙；激光束行进速度比氧燃烧

31、速度快，所得切缝狭窄而光滑，再快，会突变切不穿。切缝狭窄而光滑，再快，会突变切不穿。7.因氧化反应热占很大作用，所以氧气的纯度与板材的质量对切割的质量有严重影响。因氧化反应热占很大作用，所以氧气的纯度与板材的质量对切割的质量有严重影响。激光氧气切割主要用与碳钢等易氧化的金属材料。也可用于不锈钢等材料的加工，但断面发黑激光氧气切割主要用与碳钢等易氧化的金属材料。也可用于不锈钢等材料的加工，但断面发黑且粗糙，而成本低于惰性气体切割。且粗糙，而成本低于惰性气体切割。D.控制断裂切割控制断裂切割 通过激光束加热，容易受破坏的脆性材料高速、可控地切断，称为控制断裂切割。其切割原通过激光束加热，容易受破坏

32、的脆性材料高速、可控地切断，称为控制断裂切割。其切割原理为：激光束加热脆性材料小块区域，引起热梯度和随之而来的严重机械变形，使材料形成裂缝。理为：激光束加热脆性材料小块区域，引起热梯度和随之而来的严重机械变形，使材料形成裂缝。控制断裂切割速度快，只需很小的激光功率；功率太高会造成工件表面熔化，并破坏切割边缘。控制断裂切割速度快，只需很小的激光功率；功率太高会造成工件表面熔化，并破坏切割边缘。控制断裂切割主要可控参数是激光功率和光斑尺寸。控制断裂切割主要可控参数是激光功率和光斑尺寸。激光切割的基本知识 4.3激光切割的特点激光切割的特点 激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量

33、高。激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高。具体概括为如下几个方面。具体概括为如下几个方面。1.切割质量好切割质量好 由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。较好的切割质量。2.激光气割切口细窄、切缝两面平行并且与表面垂直度好激光气割切口细窄、切缝两面平行并且与表面垂直度好.3.切割表面光洁美观，甚至可作为最后一道加工工序，无需机械加工，切割表面光洁美观，甚至可作为最后一道加工工序，无需机械加工，零件可直接使用。零件可直接使用。4.材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近

34、材料的性能也几材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高。乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高。5.切割速度快，例如：切割速度快，例如：2500W的激光切割的激光切割1mm厚的不锈钢，切割速度可厚的不锈钢，切割速度可达达25-42m/min。6.非接触式切割，激光切割时喷嘴与工件无接触，不存在工具磨损。非接触式切割，激光切割时喷嘴与工件无接触，不存在工具磨损。4.4激光切割的工艺分析激光切割的工艺分析 激光切割是熔化和汽化相结合的过程，影响其切割质量的因素很多，除激光切割是熔化和汽化相结合的过程，影响其切割质量的因素很多，除机床工艺参数

35、、加工材料等因素外，还有其他对加工质量有影响的因素，机床工艺参数、加工材料等因素外，还有其他对加工质量有影响的因素，概略如下：概略如下：1.穿孔带内的选择，根据实际情况确定穿孔点的位置；穿孔带内的选择，根据实际情况确定穿孔点的位置；2.引线方式、角度、长短等的选择；引线方式、角度、长短等的选择；3.材料利用率和热影响对零件间距、板材间距的合理设置；材料利用率和热影响对零件间距、板材间距的合理设置；4.考虑热变形对加工路径的选择；考虑热变形对加工路径的选择；5.微圆弧倒角的合理应用；微圆弧倒角的合理应用；应根据生产实际总结经验，合理地根据加工零件选择最佳的加工工艺。应根据生产实际总结经验，合理地

36、根据加工零件选择最佳的加工工艺。激光切割的基本知识 4.54.5气体知识气体知识 4.5.14.5.1激光器用气体激光器用气体 IPGIPG激光器产生激光本身不需要工作气体激光器产生激光本身不需要工作气体 4.5.24.5.2切割辅助气体切割辅助气体 氧气：主要用来切割碳钢板时使用。氧气：主要用来切割碳钢板时使用。可以使用液氧，入口压力可以使用液氧，入口压力0.8MPa0.8MPa，纯度：，纯度：99.5%99.5%氮气：主要是用来切割不锈钢板、铝合金板、镀锌板、黄铜板等材氮气：主要是用来切割不锈钢板、铝合金板、镀锌板、黄铜板等材料时使用。料时使用。1.1.使用瓶装气体使用瓶装气体,压力能得到

37、良好的保证，但是成本高、使用压力能得到良好的保证，但是成本高、使用时间短、需要频繁换气；时间短、需要频繁换气；2.2.使用杜瓦罐换气方便、使用时间较长、适合持续长时间加工、使用杜瓦罐换气方便、使用时间较长、适合持续长时间加工、而且成本较低（必须使用高压杜瓦罐，气化器一般不小于而且成本较低（必须使用高压杜瓦罐，气化器一般不小于100100立方）；立方）；3.3.快易冷快易冷:非常适合激光切割非常适合激光切割.建议采用建议采用(长三角长三角,珠三角、京津珠三角、京津唐等经济发达地区才有供应唐等经济发达地区才有供应)4.4.使用储罐：使用成本非常低、持续使用时间长、压力稳定度使用储罐：使用成本非常低

38、、持续使用时间长、压力稳定度好，但是一次性投资大，三台机器好，但是一次性投资大，三台机器 以上且同时大量使用氮气作为辅助加工气体的时候建议使以上且同时大量使用氮气作为辅助加工气体的时候建议使用。压力（用。压力（2.5-3.52.5-3.5）MPaMPa，纯度：，纯度：99.999%99.999%高压空气：根据切割效果可以用来切割不锈钢板、铝合金板、镀锌高压空气：根据切割效果可以用来切割不锈钢板、铝合金板、镀锌板、黄铜板、薄碳钢板等材料时使用。板、黄铜板、薄碳钢板等材料时使用。需要有除水除油的冷干过滤系统，压力一般在需要有除水除油的冷干过滤系统，压力一般在1.2MPa1.2MPa左右。左右。激光

39、切割的基本知识激光切割类型（按切割气体分类）火焰助燃切割切割气：氧气/O2熔融切割切割气：氮气/N2 其它（用空气/Air切割）切割厚度大切割速度快切割断面有氧化层切割断面有后拖线切割断面无氧化层切割毛刺较少切割气体耗费大切割速度快部分规格材料穿刺时需要氧气参与碳钢板碳钢板不锈钢板不锈钢板铝合板铝合板镀锌板镀锌板黄铜板等黄铜板等激光切割的基本知识4.64.6切割范围切割范围4.6.14.6.1板材加工种类说明板材加工种类说明可切割材料可切割材料不可切割材料不可切割材料碳钢金不锈钢银电解板纯（紫）铜(不建议切割)镀锌板纯铝(不建议切割)黄铜铸铁钛合金大理石（所有非金属）*对一些陌生材料可来电资询

40、，盲目切割有可能损坏镜片，严重的危及人身安全。如PS PVC板材有毒气，不能长时间切割。激光切割的基本知识4.6.24.6.2板材加工厚度说明板材加工厚度说明 激光切割机所能切割并稳定加工的最大材质厚度，与激光器的功率有激光切割机所能切割并稳定加工的最大材质厚度，与激光器的功率有直接关系。直接关系。*上表仅做切割工艺参考，不作为机床验收标准上表仅做切割工艺参考，不作为机床验收标准 *根据不同的切割机床，切割厚度可能会有调整根据不同的切割机床，切割厚度可能会有调整4.6.34.6.3最小切割孔径最小切割孔径1.1.碳钢：碳钢：10mm10mm以下孔径不小于板厚；以下孔径不小于板厚；10mm10m

41、m以上孔径不小于板厚的以上孔径不小于板厚的1.21.2倍。倍。2.2.不锈钢：不锈钢：5mm5mm以下孔径不小于板厚；以下孔径不小于板厚；5mm5mm以上孔径不小于板厚的以上孔径不小于板厚的1.51.5倍。倍。超出以上规定的孔可采用打标定位后采用其它加工方法进行加工。超出以上规定的孔可采用打标定位后采用其它加工方法进行加工。IPGIPG激光器激光器材料材料1000W1000W1500W1500W2000W2000W2500W2500W3000W3000W4000W4000W低碳钢低碳钢10MM12MM16MM20MM22MM22MM不锈钢不锈钢4MM5MM6MM8MM10MM16MM铝合金铝合

42、金4MM5MM6MM8MM10MM14MM铜合金铜合金2MM3MM4MM5MM6MM8MM第七讲程序及说明第八讲常用操作常用操作常用操作找焦点打同轴随动标定镜片的安装与维护蛙跳功能自动寻边断电返回切割常用操作 8.1找焦点找焦点 利用倾斜法找焦点：利用倾斜法找焦点：1.在工作台上放置一平整的平板，找一薄钢板与工作台上的平板倾在工作台上放置一平整的平板，找一薄钢板与工作台上的平板倾斜放置斜放置40左右，如图所示。左右，如图所示。2.将喷嘴拆下，将切割头刻度旋到将喷嘴拆下，将切割头刻度旋到-10刻度值，移动刻度值，移动Z轴高度，下降轴高度，下降的切割头以不与倾斜的薄板最高处干涉即可。的切割头以不与

43、倾斜的薄板最高处干涉即可。3.调用找焦点程序调用找焦点程序p900001，手动打开空气，然后执行程序，此时，手动打开空气，然后执行程序，此时在倾斜的薄板上面会出现烧熔起弧的痕迹在倾斜的薄板上面会出现烧熔起弧的痕迹(继继 续开气一段时间，吹散烟尘，防止镜片污染），而烧熔起弧的高续开气一段时间，吹散烟尘，防止镜片污染），而烧熔起弧的高处即为激光的焦点，如图所示。处即为激光的焦点，如图所示。4.装上喷嘴，打开红光指示，移动切割头装上喷嘴，打开红光指示，移动切割头Y方向，使红光指在起弧方向，使红光指在起弧最高处，预置最高处，预置Z轴当前位置为轴当前位置为0（G92 Z0)，此时显示面板上，此时显示面板

44、上Z轴坐标轴坐标为为0，然后缓慢下降切割头直到喷嘴碰到最高处（如图所示），记下，然后缓慢下降切割头直到喷嘴碰到最高处（如图所示），记下操作显示面板操作显示面板Z轴下降的刻度值，把切割头显示窗的轴下降的刻度值，把切割头显示窗的-10刻度减去操刻度减去操作显示面板的作显示面板的Z轴数值，得出来的值即为此种喷嘴的轴数值，得出来的值即为此种喷嘴的0焦点刻度。焦点刻度。找焦点注意事项：找焦点注意事项：a.Y轴运动方向须与薄钢板倾斜方向一至；轴运动方向须与薄钢板倾斜方向一至；b.执行程序前后都要开空气，防止镜片污染；执行程序前后都要开空气，防止镜片污染；常用操作 5.焦点设定原理：切割嘴在切割工件表面上方

45、的 距离为A，称为喷嘴切割高度或打孔高度。焦点位置定义：焦点到切割工件上表面的距离，如右图所示，B为焦点高度，焦点位置在表面上一般称为正焦点，焦点位置在表面下一般称为负焦点。8.1.1焦点的位置与切割材料及断面的关系说明 下表所列出的是在切割不同的板材时，激光切割焦 点处于不同的位置，对板材打孔和切割断面造成的影响，以及在切割不同材质和不同厚度的板材时，焦点位置的选择，焦点与切割材料的关系见表。名称及焦点的位置 切割材料及断面特征零焦点：激光焦点在切割工件上表面。薄板切割时使用。焦点在工件上表面，上表面切割光滑，下表面则不光滑。正焦点：激光焦点在切割板材表面上方 碳钢等材料的使用方式。焦点在表

46、面上，因此平滑面范围较大，割缝比零焦距的割缝宽，切割时气体流量较大，穿孔时间比零焦距长。负焦点：激光焦点在切割板材里面或下面。不锈钢、铝板等切割时的使用方法。不锈钢切割时，切割用高压氮气，吹去溶渣保护断面，割缝随工件板厚的增加而增宽。常用操作 8.2打同轴打同轴 1.将刻度旋至切割所需焦点位置，并将将刻度旋至切割所需焦点位置，并将Z轴降至工作台表面近处，再轴降至工作台表面近处，再将白色不干胶带贴于喷嘴端面，粘帖时胶带不能有错动，可用手指将白色不干胶带贴于喷嘴端面，粘帖时胶带不能有错动，可用手指按压；按压；2.调用打同轴程序调用打同轴程序p900002，执行程序，然后将白色的不干胶拿下，执行程序

47、，然后将白色的不干胶拿下来，如下图所示，注意不要转动其相对位置。若喷嘴位置与激光中来，如下图所示，注意不要转动其相对位置。若喷嘴位置与激光中心相差过大心相差过大 时，不干胶上将无法打出中心孔；由于激光中心是固定时，不干胶上将无法打出中心孔；由于激光中心是固定不变的，因此要通过调节聚焦镜腔上的调整螺钉来改变聚焦镜的位不变的，因此要通过调节聚焦镜腔上的调整螺钉来改变聚焦镜的位置，通过改变聚焦镜的位置来改变聚焦后光束的位置，使通过聚焦置，通过改变聚焦镜的位置来改变聚焦后光束的位置，使通过聚焦镜后的光束通过喷嘴中心。反复上述动作，直到激光在白色不干胶镜后的光束通过喷嘴中心。反复上述动作，直到激光在白色

48、不干胶上打出的孔与喷嘴的中心重合，这样才确认激光中心与喷嘴中心重上打出的孔与喷嘴的中心重合，这样才确认激光中心与喷嘴中心重合。至此打同轴这项工作才完成。合。至此打同轴这项工作才完成。内六角调节方法如下：内六角调节方法如下：旋紧旋紧A和旋出和旋出B，可使激光点在往右方向运动，如，可使激光点在往右方向运动，如A和和B同时旋进，同时旋进，可使激光点向可使激光点向 上运动；上运动；B旋进，旋进，A旋出可使激光点向左运动。旋出可使激光点向左运动。AB同时旋出，可使激同时旋出，可使激光点向下运动。光点向下运动。常用操作8.3随动标定随动标定 EG8010高度调整盒是电容式传感器，电容与材质、接触高度调整盒

49、是电容式传感器，电容与材质、接触 面积、距离有关，不同材面积、距离有关，不同材质、不同类型切割嘴材质可能不同，接触面积可能不同，所以需要重新标定。质、不同类型切割嘴材质可能不同，接触面积可能不同，所以需要重新标定。8.3.1自动标定自动标定1.将传感器报警取消（机床将传感器报警取消（机床 ）；）；2.切割头喷嘴移动到靠近标定检测板（接近切割头喷嘴移动到靠近标定检测板（接近0）；）；3.调出自动标定调出自动标定NC程序程序P99996；4.启动执行程序；启动执行程序；5.检验标定效果：打开手动编程，执行检验标定效果：打开手动编程，执行G160Z1，把速度调节到适中，再执行，把速度调节到适中，再执

50、行M35，效，效果好，重复往复按几次果好，重复往复按几次RETRAT和和FOLLOW/NG，可以把速度加大。观察是否稳定可靠，可以把速度加大。观察是否稳定可靠，若效果不好，找出原因，解决问题，可以重若效果不好，找出原因，解决问题，可以重新标定。新标定。8.3.2手动标定（选学）手动标定（选学）注：标定过程中，如果标定出错，将显示标定出错，可重新标定，或手动编程执行注：标定过程中，如果标定出错，将显示标定出错，可重新标定，或手动编程执行M70后转为手动标定。后转为手动标定。常用操作 8.4镜片的安装与维护镜片的安装与维护 8.4.1注意事项注意事项 光学镜片（主要是保护镜片、聚焦镜片、扩束镜组件