CN103878491A - 厚钢板圆孔切割工艺 - Google Patents

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倪卫中
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Abstract

本发明公开了一种厚钢板圆孔切割工艺，包括如下步骤：（1）启动激光切割设备，将激光头放置在工作钢板上，在辅助气体下，从预设图形的切入点开始切割；（2）建立激光头移动速度V与输出功率P的动态模型，根据模型对应关系，动态调整激光头的输出功率P，保证切割部位的吸收能量在一定值域内趋于稳定；（3）以预设速度沿着圆弧方向切割，回到切入点；（4）关闭激光切割设备。本发明可以有效解决中厚钢板小圆孔的高功率二氧化碳激光切割时存在的切割质量差的问题。

Description

厚钢板圆孔切割工艺
技术领域
本发明设计一种激光加工技术领域，特别是一种厚钢板圆孔切割工艺。
背景技术
与传统的板材加工方式(开模和冲压)相比较，激光切割在多个方面占有优势：加工路径灵活、重复精度高、加工速度快等，并且当批量小或者面板厚度超过6mm时，传统方法的成本会变得很高，激光切割就成为一种理想的替代手段。
激光切割以其所具有的优越性在精密加工行业获得了广泛应用。例如，激光切割各种微小型部件以及各种精密的模板和面板，己具有逐步取代传统加工方法的趋势。因此，激光切割技术已开始应用于航空航天、电子、食品、医药、纺织、汽车等方面，其市场潜力十分巨大。
资料显示，在激光切割板材的过程中，将近有50多个参数影响激光的切割质量。然而在激光实际切割时，需要用户选择和调整的工艺参数只有几个关键因素。各因素及相互组合对激光切割质量的影响较难用理论模型进行分析，往往要借助试验观察总结。对于静态参数，例如透镜焦距、辅助气体类型等，在切割过程中保持一致不变，需要初始时确定；对于动态参数，例如输出功率、加工速度等，可以在加工过程中实时调整，借此可以通过调整这些参数来应对激光切割板材的动态变化。数控加工过程中，路径变化往往会影响到激光切割时局部切割位置的能量输入，速度趋缓时，高速输出参数不变易导致过烧、挂渣，切割质量容易不稳定。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种厚钢板圆孔切割工艺，能够保持在条件变化的情况下，切割质量的基本一致，提高切割质量。
本发明采用的技术方案是：
一种厚钢板圆孔切割工艺，包括如下步骤：（1）启动激光切割设备，将激光头放置在工作钢板上，在辅助气体下，从预设图形的切入点开始切割；（2）建立激光头移动速度V与输出功率P的动态模型，根据模型对应关系，动态调整激光头的输出功率P，保证切割部位的吸收能量在一定值域内趋于稳定；（3）以预设速度沿着圆弧方向切割，回到切入点；（4）关闭激光切割设备。
优选的方案是，所述的动态模型为线性回归模型，即
Figure BDA0000262618991
。
优选的方案是，所述的切割机为二氧化碳激光加工机。
优选的方案是，所述的切割时采用的辅助气体为氧气，压力为1.2*105Pa。。
优选的方案是，所述的模型中，最优切割速度为1.0m/min，对应最优功率为1KW。
该工艺可以在切割过程中自适应调整各工艺参数以保持切割质量的一致，有效解决中厚钢板小圆孔的高功率二氧化碳激光切割时存在的切割质量差的问题。
附图说明
图1为激光头移动速度与输出功率动态模型示意图。
具体实施方式
为验证以上方面方案，选取一组较佳的实施例如下：
采用的设备和条件如下：加工机床为日本三菱公司的二氧化碳激光加工机LVP35，最大输出功率为3.5KW，试验板材厚6mm，辅助气体氧气。喷嘴压力提高有利于减少不锈钢沾渣，其条件值为1.2MPa，透镜焦距为190mm，喷嘴高度2mm。
测试激光加工机的高低速条件，计算回归模型中的a、b值。
通过试验，测试得出该激光加工机的最优低速为1.0m/min，对应的功率P为1KW。
根据以上条件，建立动态对应模型，输入值激光加工机中的控制软件。
设置所述的切割时辅助氧气压力为1.2*10-5Pa。
如图1所示，切割开始时，激光头从静止开始加速，至预设速度，在接近切割终点时，激光头开始逐渐减速至零。其速度变化如图所示。激光加工机控制软件按照预设的速度和功率控制激光头的移动速度和功率变化。
切割后测试，切割路径上，切割质量基本保持一致，该方法具有很强的稳定性和可靠性。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种厚钢板圆孔切割工艺，包括如下步骤：（1）启动激光切割设备，将激光头放置在工作钢板上，在辅助气体下，从预设图形的切入点开始切割；（2）建立激光头移动速度V与输出功率P的动态模型，根据模型对应关系，动态调整激光头的输出功率P，保证切割部位的吸收能量在一定值域内趋于稳定；（3）以预设速度沿着圆弧方向切割，回到切入点；（4）关闭激光切割设备。
2.如权利要求1所述的厚钢板圆孔切割工艺，其特征在于，所述的动态模型为线性回归模型，即 。。
3.如权利要求1所述的厚钢板圆孔切割工艺，其特征在于，所述的切割机为二氧化碳激光加工机。
4.如权利要求1所述的厚钢板圆孔切割工艺，其特征在于，所述的切割时采用的辅助气体为氧气，压力为
Figure FDA0000262618982
。
5.如权利要求1所述的厚钢板圆孔切割工艺，其特征在于，所述的模型中，最优切割速度为1.0m/min，对应最优功率为1KW。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140625