激光切割加工的工作原理

激光切割加工的工作原理主要基于激光技術(shù)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù),其具體過程可以概括為以下幾個(gè)方面:
一、激光產(chǎn)生與聚焦
激光產(chǎn)生:激光切割機(jī)中的激光器是產(chǎn)生激光束的核心部件。激光器中的增益介質(zhì)在泵浦源的激發(fā)下,產(chǎn)生上下能級(jí)之間的躍遷,從而釋放出激光。通過諧振腔的調(diào)整,將激光束聚焦在特定方向上,形成高能量密度的激光束。
激光聚焦:激光束通過反射鏡和光學(xué)纖維等光學(xué)元件,傳輸?shù)角懈铑^上。在傳輸過程中,激光束經(jīng)過聚焦和準(zhǔn)直處理,以保證激光束的能量分布均勻和切割頭的切割精度。當(dāng)激光束通過聚焦透鏡后,被聚焦到極小的焦點(diǎn)上,形成高能量密度的光斑。
二、材料加工
照射與熔化/汽化:高能量密度的光斑照射到待切割的材料表面,使其瞬間熔化或達(dá)到點(diǎn)燃點(diǎn)。激光束的能量足以使材料在極短的時(shí)間內(nèi)熔化或汽化,從而在材料表面形成微小的切縫。
氣體輔助切割:在切割過程中,一股與光束同軸的氣流由切割頭噴出,將熔化或氣化的材料由切口的底部吹出。這股氣流不僅有助于清除切割產(chǎn)生的廢料,還能起到冷卻已切割面、減少熱影響區(qū)的作用。同時(shí),如果吹出的氣體和被切割材料產(chǎn)生熱效反應(yīng),此反應(yīng)將提供切割所需的附加能源。
三、自動(dòng)化控制
數(shù)控系統(tǒng):激光切割機(jī)采用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)來控制整個(gè)切割過程。在計(jì)算機(jī)的控制下,激光加工頭與被加工材料按預(yù)先繪好的圖形進(jìn)行連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)打點(diǎn),從而將物體加工成想要的形狀。
運(yùn)動(dòng)與定位:激光切割機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)通常采用同步帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)等方式,將動(dòng)力傳輸?shù)焦ぷ髋_(tái)上,實(shí)現(xiàn)材料的進(jìn)給和定位。這些傳動(dòng)系統(tǒng)保證了切割過程中的精確性和穩(wěn)定性。
四、應(yīng)用領(lǐng)域與優(yōu)勢(shì)
應(yīng)用領(lǐng)域:激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中,如汽車、家電、電子產(chǎn)品等制造領(lǐng)域。它可以大大減少加工時(shí)間、降低加工成本并提高工件質(zhì)量。
優(yōu)勢(shì):激光切割加工具有高精度(可達(dá)微米級(jí)別)、高速度(切割速度極快)、適用范圍廣(可適用于各種材料)、自動(dòng)化程度高(減少人工干預(yù))和環(huán)保節(jié)能(能耗低且不會(huì)產(chǎn)生大量廢料和噪音污染)等優(yōu)勢(shì)。
綜上所述,激光切割加工的工作原理是通過高能量密度的激光束照射并熔化或汽化待切割材料,同時(shí)借助與光束同軸的氣流清除廢料并冷卻已切割面,*終實(shí)現(xiàn)材料的精確切割。