簡(jiǎn)介

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與傳統(tǒng)的氧乙炔、等離子等切割工藝相比，激光切割速度快、切縫窄、熱影響區(qū)小、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑，同時(shí)可激光切割的材料種類(lèi)多，包括碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復(fù)合材料等。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日新月異，激光切割技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、機(jī)械、電力、五金以及電器等領(lǐng)域。近年來(lái)，激光切割技術(shù)正以前所未有的速度發(fā)展，每年都以15%~20%的速度增長(zhǎng)。我國(guó)自1985年以來(lái)，更是以每年近25%的速度增長(zhǎng)。當(dāng)前，我國(guó)激光切割技術(shù)的整體水平與先進(jìn)國(guó)家相比還存在著不小的差距，因此，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)激光切割技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的應(yīng)用空間 [1]  。

激光切割機(jī)在切割過(guò)程中，光束經(jīng)切割頭的透鏡聚焦成一個(gè)很小的焦點(diǎn)，使焦點(diǎn)處達(dá)到高的功率密度，其中切割頭固定在z軸上。這時(shí)，光束輸入的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分熱量，材料很快被加熱到熔化與汽化溫度，與此同時(shí)，一股高速氣流從同軸或非同軸側(cè)將熔化及汽化了的材料吹出，形成材料切割的孔洞。隨著焦點(diǎn)與材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使孔洞形成連續(xù)的寬度很窄的切縫，完成材料的切割 [1]  。

當(dāng)前，激光切割機(jī)的外光路部分主要采用的是飛行光路系統(tǒng)。從激光發(fā)生器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)反射鏡1、2、3到達(dá)切割頭上的聚焦透鏡，聚焦后在待加工材料表面形成光斑。其中反射鏡片1固定在機(jī)身上不動(dòng)；橫梁上反射鏡2隨著橫梁的運(yùn)動(dòng)作x向運(yùn)動(dòng)；z軸上的反射鏡片3隨z軸的運(yùn)動(dòng)作y向的運(yùn)動(dòng)。從圖中不難看出，在切割過(guò)程中，隨著橫梁作x向運(yùn)動(dòng)，z軸部分作y向運(yùn)動(dòng)，光路的長(zhǎng)度時(shí)刻發(fā)生著變化 [1]  。

目前，民用激光發(fā)生器由于制造成本等原因，所發(fā)出的激光光束都具有一定的發(fā)散角，呈“錐形”。當(dāng)“錐形”的高度改變時(shí)（相當(dāng)于激光切割機(jī)光路長(zhǎng)度改變），聚焦透鏡表面的光束橫截面面積也隨之改變。此外，光還具有波的性質(zhì)，因此，不可避免地會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射會(huì)使光束在傳播過(guò)程中發(fā)生橫向擴(kuò)展，該現(xiàn)象存在于所有的光學(xué)系統(tǒng)中，能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用，當(dāng)光路長(zhǎng)度變化時(shí)，作用在透鏡表面的光束直徑時(shí)刻發(fā)生著變化，這就會(huì)引起焦點(diǎn)大小和焦點(diǎn)深度的變化，但對(duì)焦點(diǎn)位置的影響很小。如果焦點(diǎn)大小和焦點(diǎn)深度在連續(xù)加工中發(fā)生變化，必然會(huì)對(duì)加工產(chǎn)生很大影響，比如，會(huì)造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會(huì)割不透或燒蝕板材等 [1]  。

原理

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激光是一種光，與其他自然光一樣，是由原子(分子或離子等)躍遷產(chǎn)生的。 但它與普通光不同是激光僅在最初極短的時(shí)間內(nèi)依賴(lài)于自發(fā)輻射，此后的過(guò)程完全由激輻射決定，因此激光具有非常純正的顏色，幾乎無(wú)發(fā)散的方向性、極高的發(fā)光強(qiáng)度和高相干性。

激光切割是應(yīng)用激光聚焦后產(chǎn)生的高功率密度能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在計(jì)算機(jī)的控制下，通過(guò)脈沖使激光器放電，從而輸出受控的重復(fù)高頻率的脈沖激光，形成一定頻率，一定脈寬的光束，該脈沖激光束經(jīng)過(guò)光路傳導(dǎo)及反射并通過(guò)聚焦透鏡組聚焦在加工物體的表面上，形成一個(gè)個(gè)細(xì)微的、高能量密度光斑，焦斑位于待加工面附近，以瞬間高溫熔化或氣化被加工材料。每一個(gè)高能量的激光脈沖瞬間就把物體表面濺射出一個(gè)細(xì)小的孔，在計(jì)算機(jī)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)，這樣就會(huì)把物體加工成想要的形狀。

切縫時(shí)的工藝參數(shù)(切割速度，激光器功率，氣體壓力等)及運(yùn)動(dòng)軌跡均由數(shù)控系統(tǒng)控制，割縫處的熔渣被一定壓力的輔助氣體吹除。

主要工藝

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1、汽化切割。
在激光氣化切割過(guò)程中，材料表面溫度升至沸點(diǎn)溫度的速度是如此之快，足以避免熱傳導(dǎo)造成的熔化，于是部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。此情況下需要非常高的激光功率。

為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上，材料的厚度一定不要大大超過(guò)激光光束的直徑。該加工因而只適合于應(yīng)用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實(shí)際上只用于鐵基合金很小的使用領(lǐng)域。

該加工不能用于，像木材和某些陶瓷等，那些沒(méi)有熔化狀態(tài)因而不太可能讓材料蒸氣再凝結(jié)的材料。另外，這些材料通常要達(dá)到更厚的切口。在激光氣化切割中，最優(yōu)光束聚焦取決于材料厚度和光束質(zhì)量。激光功率和氣化熱對(duì)最優(yōu)焦點(diǎn)位置只有一定的影響。在板材厚度一定的情況下，最大切割速度反比于材料的氣化溫度。所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取決于材料、切割深度和光束焦點(diǎn)位置。在板材厚度一定的情況下，假設(shè)有足夠的激光功率，最大切割速度受到氣體射流速度的限制。

2、熔化切割。

在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去。因?yàn)椴牧系霓D(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下，所以該過(guò)程被稱(chēng)作激光熔化切割。

激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開(kāi)割縫，而氣體本身不參于切割。激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。最大切割速度隨著激光功率的增加而增加，隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導(dǎo)率。激光熔化切割對(duì)于鐵制材料和鈦金屬可以得到無(wú)氧化切口。產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度，對(duì)于鋼材料來(lái)說(shuō)，在104W/cm2～105 W/cm2之間。

3、氧化熔化切割（激光火焰切割）。

熔化切割一般使用惰性氣體，如果代之以氧氣或其它活性氣體，材料在激光束的照射下被點(diǎn)燃，與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源，使材料進(jìn)一步加熱，稱(chēng)為氧化熔化切割。

由于此效應(yīng)，對(duì)于相同厚度的結(jié)構(gòu)鋼，采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。另一方面，該方法和熔化切割相比可能切口質(zhì)量更差。實(shí)際上它會(huì)生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區(qū)和更差的邊緣質(zhì)量。激光火焰切割在加工精密模型和尖角時(shí)是不好的（有燒掉尖角的危險(xiǎn)）?？梢允褂妹}沖模式的激光來(lái)限制熱影響，激光的功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是氧氣的供應(yīng)和材料的熱傳導(dǎo)率。

4、控制斷裂切割。
對(duì)于容易受熱破壞的脆性材料，通過(guò)激光束加熱進(jìn)行高速、可控的切斷，稱(chēng)為控制斷裂切割。這種切割過(guò)程主要內(nèi)容是：激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域，引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形，導(dǎo)致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度，激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生。

關(guān)鍵技術(shù)

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激光切割技術(shù)有兩種： 一種是脈沖激光適用于金屬材料。第二種是連續(xù)激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。

激光切割機(jī)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是光、機(jī)、電一體化的綜合技術(shù)。在激光切割機(jī)中激光束的參數(shù)、機(jī)器與數(shù)控系統(tǒng)的性能和精度都直接影響激光切割的效率和質(zhì)量。特別是對(duì)于切割精度較高或厚度較大的零件,必須掌握和解決以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：

焦點(diǎn)位置控制技術(shù)

激光切割的優(yōu)點(diǎn)之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度與面積成反比，所以焦點(diǎn)光斑直徑盡可能的小，以便產(chǎn)生一窄的切縫；同時(shí)焦點(diǎn)光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小,焦點(diǎn)光斑直徑就越小。但切割有飛濺,透鏡離工件太近容易將透鏡損壞，因此一般大功率CO2激光切割機(jī)工業(yè)應(yīng)用中廣泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。實(shí)際焦點(diǎn)光斑直徑在0.1~0.4mm之間。對(duì)于高質(zhì)量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關(guān)。例如用5〃的透鏡切碳鋼,焦深為焦距的+2%范圍內(nèi),即5mm左右。因此控制焦點(diǎn)相對(duì)于被切材料表面的位置十分重要。顧慮到切割質(zhì)量、切割速度等因素,原則上6mm的金屬材料,焦點(diǎn)在表面上； 6mm的碳鋼,焦點(diǎn)在表面之上； 6mm的不銹鋼,焦點(diǎn)在表面之下。具體尺寸由實(shí)驗(yàn)確定。

在工業(yè)生產(chǎn)中確定焦點(diǎn)位置的簡(jiǎn)便方法有三種：

（1）打印法：使切割頭從上往下運(yùn)動(dòng),在塑料板上進(jìn)行激光束打印,打印直徑最小處為焦點(diǎn)。

（2）斜板法：用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其水平拉動(dòng),尋找激光束的最小處為焦點(diǎn)。

（3）藍(lán)色火花法：去掉噴嘴,吹空氣,將脈沖激光打在不銹鋼板上,使切割頭從上往下運(yùn)動(dòng),直至藍(lán)色火花最大處為焦點(diǎn)。

對(duì)于飛行光路的切割機(jī),由于光束發(fā)散角,切割近端和遠(yuǎn)端時(shí)光程長(zhǎng)短不同,聚焦前的光束尺寸有一定差別。入射光束的直徑越大,焦點(diǎn)光斑的直徑越小。為了減少因聚焦前光束尺寸變化帶來(lái)的焦點(diǎn)光斑尺寸的變化,國(guó)內(nèi)外激光切割系統(tǒng)的制造商提供了一些專(zhuān)用的裝置供用戶(hù)選用：

（1）平行光管。這是一種常用的方法,即在CO2激光器的輸出端加一平行光管進(jìn)行擴(kuò)束處理,擴(kuò)束后的光束直徑變大,發(fā)散角變小,使在切割工作范圍內(nèi)近端和遠(yuǎn)端聚焦前光束尺寸接近一致。

（2）在切割頭上增加一獨(dú)立的移動(dòng)透鏡的下軸,它與控制噴嘴到材料表面距離（stand off）的Z軸是兩個(gè)相互獨(dú)立的部分。當(dāng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)或光軸移動(dòng)時(shí),光束從近端到遠(yuǎn)端F軸也同時(shí)移動(dòng),使光束聚焦后光斑直徑在整個(gè)加工區(qū)域內(nèi)保持一致。如圖二所示。

（3）控制聚焦鏡（一般為金屬反射聚焦系統(tǒng)）的水壓。若聚焦前光束尺寸變小而使焦點(diǎn)光斑直徑變大時(shí),自動(dòng)控制水壓改變聚焦曲率使焦點(diǎn)光斑直徑變小。

（4）飛行光路切割機(jī)上增加x、y方向的補(bǔ)償光路系統(tǒng)。即當(dāng)切割遠(yuǎn)端光程增加時(shí)使補(bǔ)償光路縮短；反之當(dāng)切割近端光程減小時(shí),使補(bǔ)償光路增加,以保持光程長(zhǎng)度一致。

主要參數(shù)

X,Y工作范圍：1300mm*2500mm

切割聚焦鏡頭：F=80mm
最大激光輸出功率：500W
調(diào)繼沖頻率：$300Hz
電源脈沖寬度：0.5ms-2ms
激光器：雙燈鍍金聚光腔
切割接口卡：CNC 3000控制卡
切割軟件：適應(yīng)PLT,DXF等格式
制冷功率：4W
重復(fù)定位精度：±0.03/300mm
空程速度：0-20000mm/min
切割速度：0-15000mm/min

切割質(zhì)量

切割精度是判斷數(shù)控激光切割機(jī)質(zhì)量好壞的第一要素。影響數(shù)控激光切割機(jī)的切割精度的四大因素：

1、激光發(fā)生器的激光凝聚的大小。聚集之后如果光斑非常小，則切割精度非常高，要是切割之后的縫隙也非常小。則說(shuō)明激光切割機(jī)的精度非常之高，品質(zhì)則非常高。但激光器發(fā)出的光束為錐形，所以切出來(lái)的縫隙也是錐形。這種條件下，工件厚度越大，精度也就會(huì)越低，因此切縫越大。

2、工作臺(tái)的精度。工作臺(tái)的精度如果非常高，則讓切割的精度也隨之提高。因此工作臺(tái)的精度也是衡量激光發(fā)生器精度的一個(gè)非常重要的因素。

3、激光光束凝聚成錐形。切割時(shí)，激光光束是以錐形向下的，這時(shí)如果切割的工件的厚度非常大，切割的精度就會(huì)降低，則切出來(lái)的縫隙就會(huì)非常大。

4、切割的材料不同，也會(huì)影響到激光切割機(jī)的精度。在同樣的情況下，切割不銹鋼和切割鋁其精度就會(huì)非常不同，不銹鋼的切割精度就會(huì)高一些，而且切面也會(huì)光滑一些。

一般來(lái)說(shuō)，激光切割質(zhì)量可以由以下6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。

1.切割表面粗糙度Rz

2.切口掛渣尺寸

3.切邊垂直度和斜度u

4.切割邊緣圓角尺寸r

5.條紋后拖量n

6.平面度F

切割穿孔

切割穿孔技術(shù)：任何一種熱切割技術(shù),除少數(shù)情況可以從板邊緣開(kāi)始外,一般都必須在板上穿一小孔。早先在激光沖壓復(fù)合機(jī)上是用沖頭先沖出一孔,然后再用激光從小孔處開(kāi)始進(jìn)行切割。對(duì)于沒(méi)有沖壓裝置的激光切割機(jī)有兩種穿孔的基本方法：

（1）爆破穿孔：(Blast drilling)，材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一凹坑,然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小與板厚有關(guān),爆破穿孔平均直徑為板厚的一半,因此對(duì)較厚的板爆破穿孔孔徑較大,且不圓,不宜在要求較高的零件上使用（如石油篩縫管）,只能用于廢料上。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時(shí)相同,飛濺較大。

（2）脈沖穿孔：（Pulse drilling）采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮?dú)庾鳛檩o助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴(kuò)展,氣體壓力較切割時(shí)的氧氣壓力小。每個(gè)脈沖激光只產(chǎn)生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時(shí)間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成,立即將輔助氣體換成氧氣進(jìn)行切割。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質(zhì)量?jī)?yōu)于爆破穿孔。為此所使用的激光器不但應(yīng)具有較高的輸出功率；更重要的時(shí)光束的時(shí)間和空間特性,因此一般橫流CO2激光器不能適應(yīng)激光切割的要求。

此外，脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)氣體種類(lèi)、氣體壓力的切換及穿孔時(shí)間的控制。在采用脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質(zhì)量的切口,從工件靜止時(shí)的脈沖穿孔到工件等速連續(xù)切割的過(guò)渡技術(shù)應(yīng)以重視。從理論上講通常可改變加速段的切割條件：如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等,但實(shí)際上由于時(shí)間太短改變以上條件的可能性不大。在工業(yè)生產(chǎn)中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現(xiàn)實(shí),具體方法有以下三種：（1）改變脈沖寬度；（2）改變脈沖頻率；（3）同時(shí)改變脈沖寬度和頻率。實(shí)際結(jié)果表明,第（3）種效果最好。

噴嘴設(shè)計(jì)

噴嘴設(shè)計(jì)及氣流控制技術(shù)： 激光切割鋼材時(shí),氧氣和聚焦的激光束是通過(guò)噴嘴射到被切材料處,從而形成一個(gè)氣流束。對(duì)氣流的基本要求是進(jìn)入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進(jìn)行放熱反應(yīng)；同時(shí)又有足夠的動(dòng)量將熔融材料噴射吹出。因此，除光束的質(zhì)量及其控制直接影響切割質(zhì)量外,噴嘴的設(shè)計(jì)及氣流的控制（如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等）也是十分重要的因素。

激光切割用的噴嘴采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu),即一錐形孔帶端部小圓孔（如圖4）。通常用實(shí)驗(yàn)和誤差方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經(jīng)常更換,因此不進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算與分析。在使用時(shí)從噴嘴側(cè)面通入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱(chēng)噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經(jīng)一定距離到達(dá)工件表面,其壓力稱(chēng)切割壓力Pc,最后氣體膨脹到大氣壓力Pa。研究工作表明隨著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。

可用下列公式計(jì)算： V=8.2d2(Pg+1)

V-氣體流速 L/min

d-噴嘴直徑 mm

Pg-噴嘴壓力（表壓）bar

對(duì)于不同的氣體有不同的壓力閾值,當(dāng)噴嘴壓力超過(guò)此值時(shí),氣流為正常斜激波,氣流速?gòu)膩喴羲傧虺羲龠^(guò)渡。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度（n）兩因素有關(guān)：如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。當(dāng)噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2時(shí)（Pn；4bar）,氣流正常斜激波封變?yōu)檎げ?切割壓力Pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。

為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾（Laval）噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國(guó)漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn),見(jiàn)圖4。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa（或4bar）時(shí)切割速度只能達(dá)到2.75m/min（碳鋼板厚為2mm）。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時(shí)切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。

第一高切割壓力區(qū)緊鄰噴嘴出口,工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而穩(wěn)定,是工業(yè)生產(chǎn)中切割手扳常用的工藝參數(shù)。第二高切割壓力區(qū)約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力Pc也較大,同樣可以取得好的效果,并有利于保護(hù)透鏡,提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區(qū)由于距噴嘴出口太遠(yuǎn),與聚焦光束難以匹配而無(wú)法采用。

組成部分

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激光切割機(jī)系統(tǒng)一般由激光發(fā)生器、（外）光束傳輸組件、工作臺(tái)（機(jī)床）、微機(jī)數(shù)控柜、冷卻器和計(jì)算機(jī)（硬件和軟件）等部分組成。

1)機(jī)床主機(jī)部分：激光切割機(jī)機(jī)床部分，實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸的運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部分，包括切割工作平臺(tái)。用于安放被切割工件，并能按照控制程序正確而精準(zhǔn)的進(jìn)行移動(dòng)，通常由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

2)激光發(fā)生器：產(chǎn)生激光光源的裝置。對(duì)于激光切割的用途而言，除了少數(shù)場(chǎng)合采用YAG固體激光器外，絕大部分采用電-光轉(zhuǎn)換效率較高并能輸出較高功率的CO2氣體激光器。由于激光切割對(duì)光束質(zhì)量要求很高，所以不是所有的激光器都能用作切割的。高斯模式適用于小于1500W、低階模二氧化碳激光器100W-3000W、多模3000W以上。

3)外光路：折射反射鏡，用于將激光導(dǎo)向所需要的方向。為使光束通路不發(fā)生故障，所有反射鏡都要保護(hù)罩加以保護(hù)，并通入潔凈的正壓保護(hù)氣體以保護(hù)鏡片不受污染。一套性能良好的透鏡會(huì)將一無(wú)發(fā)散角的光束聚焦成無(wú)限小的光斑。一般用5.0英寸焦距的透鏡。7.5英寸透鏡僅用于>12mm厚材。

4)數(shù)控系統(tǒng)：控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也控制激光器的輸出功率。

5)穩(wěn)壓電源：連接在激光器，數(shù)控機(jī)床與電力供應(yīng)系統(tǒng)之間。主要起防止外電網(wǎng)干擾的作用。

6)切割頭：主要包括腔體、聚焦透鏡座、聚焦鏡、電容式傳感器和輔助氣體噴嘴等零件。切割頭驅(qū)動(dòng)裝置用于按照程序驅(qū)動(dòng)切割頭沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)，由伺服電機(jī)和絲桿或齒輪等傳動(dòng)件組成。

7)操作臺(tái)：用于控制整個(gè)切割裝置的工作過(guò)程。

8)冷水機(jī)組：用于冷卻激光發(fā)生器。激光器是利用電能轉(zhuǎn)換成光能的裝置，如CO2氣體激光器的轉(zhuǎn)換率一般為20%，剩余的能量就變換成熱量。冷卻水把多余的熱量帶走以保持激光發(fā)生器的正常工作。冷水機(jī)組還對(duì)機(jī)床外光路反射鏡和聚焦鏡進(jìn)行冷卻，以保證穩(wěn)定的光束傳輸質(zhì)量，并有效防止鏡片溫度過(guò)高而導(dǎo)致變形或炸裂。

9)氣瓶：包括激光切割機(jī)工作介質(zhì)氣瓶和輔助氣瓶，用于補(bǔ)充激光震蕩的工業(yè)氣體和供給切割頭用輔助氣體。

10)空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐：提供和存儲(chǔ)壓縮空氣。

11)空氣冷卻干燥機(jī)、過(guò)濾器：用于向激光發(fā)生器和光束通路供給潔凈的干燥空氣，以保持通路和反射鏡的正常工作。

12)抽風(fēng)除塵機(jī)：抽出加工時(shí)產(chǎn)生的煙塵和粉塵，并進(jìn)行過(guò)濾處理，使廢氣排放符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

13)排渣機(jī)：排除加工時(shí)產(chǎn)生的邊角余料和廢料等。

激光器

CO2氣體激光器

自從激光技術(shù)被引入切割金屬薄板，CO2激光器就雄踞市場(chǎng)。CO2激光光源需要很多能量來(lái)激發(fā)氮分子來(lái)與CO2分子（激光氣體）產(chǎn)生碰撞，促使它們發(fā)射光子，最終形成可以割穿金屬的激光束。諧振腔內(nèi)的分子活動(dòng)在釋放出光的同時(shí)也釋放出熱量，這就需要一個(gè)冷卻系統(tǒng)來(lái)冷卻激光氣體。這意味著在冷卻過(guò)程中要消耗更多能量，進(jìn)一步減低了能效。

光纖激光器

采用光纖激光器的機(jī)器占地小，激光光源和冷卻系統(tǒng)體積也更小；沒(méi)有激光氣體管線，也不需要調(diào)校鏡片。而功率為2kw或3kw的光纖激光光源只需要4kw或6kw CO2激光光源能耗的50%就能達(dá)到相同的性能，并且速度更快、能耗更低、對(duì)環(huán)境造成的影響更少。

光纖激光器采用固態(tài)二極管來(lái)泵浦雙包層摻鐿光纖內(nèi)的分子，受激發(fā)射的光多次穿過(guò)纖芯，然后形成激光通過(guò)傳輸光纖向進(jìn)行切割的聚焦頭輸出。由于所有分子間的碰撞都發(fā)生在光纖內(nèi)，就不需要激光氣體，因此所需能源大大減少——約為CO2 激光器的三分之一。由于產(chǎn)生的熱量越少，冷卻器的體積就可以相應(yīng)縮小?？傊谶_(dá)到相同性能的情況下，光纖激光器的整體能耗要比CO2 激光器低70%。

MicroVector設(shè)備采用矢量描述激光走行的路徑，更為光滑。這樣的激光系統(tǒng)切割出的覆蓋膜輪廓邊緣齊整圓順、光滑無(wú)毛刺、無(wú)溢膠。采用模具等機(jī)加工方式開(kāi)窗難免的窗口附近會(huì)有沖型后的毛刺和溢膠，這種毛刺和溢膠在經(jīng)貼合壓合上焊盤(pán)后是很難去除的，會(huì)直接影響其后的鍍層質(zhì)量。而采用MicroVector系統(tǒng)，此問(wèn)題卻可以迎刃而解，因?yàn)橹恍枰銓⑿薷暮蟮腃AD數(shù)據(jù)導(dǎo)入MicroVector的軟件系統(tǒng)就可以很輕松快捷的加工得到你想要開(kāi)窗圖形的覆蓋膜，在時(shí)間和費(fèi)用上將為您贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)。MicroVector設(shè)備集數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、軟件技術(shù)等光機(jī)電高技術(shù)于一體，具有高靈活性、高精度、高速度等先進(jìn)制造技術(shù)的特征，可以使電路板廠家在技術(shù)水平上、經(jīng)濟(jì)上、時(shí)間上、自主性上改變撓性板傳統(tǒng)加工和交貨方式。

產(chǎn)品特點(diǎn)

1. 激光切割FPC的優(yōu)點(diǎn)

2. 激光在撓性電路板制造過(guò)程中有三個(gè)主要功能：FPC外型切割，覆蓋膜開(kāi)窗，鉆孔等；

3.直接根據(jù)CAD 數(shù)據(jù)用來(lái)激光切割，更方便快捷，可以大幅度縮短交貨周期；

4.不因形狀復(fù)雜、路徑曲折而增加加工難度；

5.進(jìn)行覆蓋膜開(kāi)窗口時(shí)，切割出的覆蓋膜輪廓邊緣齊整圓順、光滑無(wú)毛刺、無(wú)溢膠。采用模具等機(jī)加工方式開(kāi)窗難免在窗口附近會(huì)有沖型后的毛刺和溢膠。

6.撓性板樣品加工經(jīng)常由于客戶(hù)需要出現(xiàn)線路、焊盤(pán)位置的修改而導(dǎo)致覆蓋膜窗口的變更，采用傳統(tǒng)方法則需要重新更換或修改模。而采用激光加工，此問(wèn)題卻可以迎刃而解，因?yàn)橹恍枰銓⑿薷暮蟮腃 A D 數(shù)據(jù)導(dǎo)入就可以很輕松快捷地加工得到你想要開(kāi)窗圖形的覆蓋膜，在時(shí)間和費(fèi)用上將為您贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)。

7.激光加工精度高，是撓性電路板成型處理的理想工具。激光可以將材料加工成任意形狀。

8.在以往的大批量生產(chǎn)中，許多小部件都使用機(jī)械硬沖壓成型的模具壓制形成。但是硬沖模法大的損耗和長(zhǎng)的交付周期對(duì)小部件的加工和成型而言顯得不實(shí)用且成本高。

CO2激光切割技術(shù)

YAG（釔鋁石榴石晶體）激光器屬固體激光，可激發(fā)脈沖激光或連續(xù)式激光，發(fā)射之激光為紅外線波長(zhǎng) 1.064μm。

FPC紫外型

紫外激光切割機(jī)是采用紫外激光的切割系統(tǒng)，利用紫外光的特點(diǎn)，比傳統(tǒng)長(zhǎng)波長(zhǎng)切割機(jī)具有更高精度和更好的切割效果。利用高能量的激光源以及精確控制激光光束可以有效提高加工速度并和得到更精確的加工結(jié)果。

紫外激光切割機(jī)可對(duì)柔性線路板和有機(jī)覆蓋膜進(jìn)行精密切割而無(wú)需特別的壓力和模具固定。采用振鏡掃描和直線電機(jī)兩維工作臺(tái)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)方式，不因形狀復(fù)雜、路徑曲折而增加加工難度。

行業(yè)應(yīng)用

金屬激光切割機(jī)應(yīng)用是非常廣泛的，囊括了很多行業(yè)，并且是很多企業(yè)必須必備的設(shè)備之一，其中有廣告標(biāo)牌制作（這些主要是些不銹鋼的LOGO和標(biāo)識(shí)切割），鈑金加工（鈑金加工基本囊括了所有的金屬材料，這些一般主要是有折彎，打磨等，切割就是其中最重要的一道工序），機(jī)箱機(jī)柜制作（這方面一般有用到碳鋼或者不銹鋼方面，也主要是折彎跟切割2個(gè)切割工藝流程），彈簧片（屬于精加工的過(guò)程了），地鐵零件，還有電梯外殼的制作奧，機(jī)械設(shè)備外殼啊，還有廚房廚具（不銹鋼居多點(diǎn)），其中超越激光的激光切割機(jī)設(shè)置還參與了神七神八飛船的制作，這些其實(shí)涉及到各個(gè)方面。廣泛應(yīng)用于鈑金加工、廣告標(biāo)牌字制作、高低壓電器柜制作、機(jī)械零件、廚具、汽車(chē)、機(jī)械、金屬工藝品、鋸片、電器零件、眼鏡行業(yè)、彈簧片、電路板、電水壺、醫(yī)療微電子、五金、刀量具等行業(yè)。