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高精度激光切割设备的焦点位置控制技术

       高精度激光切割设备是将从激光器发射出的激光,经光路系统,聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面,使工件达到熔点或沸点,同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动,使材料形成切缝,从而达到切割的目的。
       激光切割的优点之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度与面积成反比,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,因此一般大功率高精度激光切割设备工业应用中采用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。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置很重要。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,焦点在表面上;6mm的不锈钢,焦点在表面下。具体尺寸由实验确定。
       在高精度激光切割设备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,打印直径较小处为焦点。
       (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,寻找激光束的较小处为焦点。
       (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,直至蓝色火花较大处为焦点。
2022/11/14 09:25:36 98 次