CN111761232A - 一种光纤激光切割金属板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍一种光纤激光切割金属板的方法，属于激光切割技术领域，本方法使用时通过激光切割机的光纤激光器射出激光束，再配合用于激光束的辅助气体对金属板进行切割，激光切割机包括切割头、伺服电机、内置的光纤激光器以及导轨，包括以下步骤：用前检查、切割准备、匀速切割、最后工序，保持辅助切割气体的气压在一定范围；日常需要对激光切割机进行保养，每两天清理激光切割机的导轨、伺服电机进行清理和上润滑油；每周清理激光切割机内的粉尘和污物；每半年检查激光切割机轨道的直线度及激光切割机的垂直度。本发明方法，有利于对金属板进行快速切割，变形小，切缝窄，切口光滑平整、无机械应力，无剪切毛刺，不损伤材料表面。

Description

一种光纤激光切割金属板的方法

技术领域

本发明涉及一种光纤激光切割金属板的方法，特别是涉及一种光纤激光切割金属板的方法，属于激光切割技术领域。

背景技术

目前国际上使用的最新型的切割机设备就是光纤了，其通过高能量密度的激光光束输出，就可以将激光光束聚集到加工工件的表面上，这样工作就会瞬间的实现设备的物化与气化，这样就会达到自动切割的目的。与气体激光机相比，光纤激光切割机在切割方面有着明显的优势，目前已经成为了高精度激光加工领域以及激光列岛系统里最重要的首选设备。

光纤激光切割机可以用于金属板材的切割。无论是斜角切割还是圆管切割就可以达到非常高精度的切割要求，可以保证切割边缘更为整齐和平滑。而且，光纤激光切割机在耗材、工作效率以及环保方面都有着绝对的优势，所以称得上是领先的技术产品。

光纤激光切割机的切割碳钢板效果应是无毛刺，牵引线一致；但在实际过程中因操作调试不当，往往会出现以下问题：

1、底部的牵引线有很大的偏移，底部的切口更宽：

2、底面上的毛刺类似熔渣，成点滴状并容易除去：

3、连在一起的金属毛刺可以作为一整块被除去：

4、底面上的金属毛刺很难除；等等。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对上文现有技术中存在“实际过程中因操作调试不当，往往会出现以下问题：1、底部的牵引线有很大的偏移，底部的切口更宽：2、底面上的毛刺类似熔渣，成点滴状并容易除去：3、连在一起的金属毛刺可以作为一整块被除去：4、底面上的金属毛刺很难除；等等。”问题，本发明提供一种光纤激光切割金属板的方法，有效缓解上述问题。

2．技术方案

在各切割条件正常的情况下，光纤激光切割机的切割碳钢板效果应是无毛刺，牵引线一致;但在实际过程中因操作调试不当，可能会出现以下问题，可参照进行排除、调整。

1、底部的牵引线有很大的偏移，底部的切口更宽：

可能原因(1)进给速率太高(2)激光功率太低(3)气压太低(4)焦点太高；解决方法(1)减小进给速率(2)增加激光功率(3)加大气压(4)降低焦点。

2、底面上的毛刺类似熔渣，成点滴状并容易除去：

可能原因:(1)进给速率太高(2)气压太低(3)焦点太高；解决方法:(1)减小进给速率(2)加大气压(3)降低焦点。

4、连在一起的金属毛刺可以作为一整块被除去：

可能原因:焦点太高；解决方法:降低焦点。

5、底面上的金属毛刺很难除：

可能原因:(1)进给速率太高(2)气压太低(3)气体不纯(4)焦点太高；解决方法:(1)减小进给速率(2)加大气压(3)使用更纯的气体(4)降低焦点；

6、只在板材切口处一边上有毛刺：

可能原因：(1)喷嘴对中不正确(2)喷嘴口有缺陷；解决方法：(1)对准喷嘴(2)换喷嘴；

7、材料从上面排除：

可能原因:(1)功率太低(2)进给速率太高；解决方法:出现此情况立即按暂停按钮，以防止熔渣飞溅到聚焦镜上；然后增加功率，减小进给速率。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种光纤激光切割金属板的方法，本方法使用以光纤激光发生器作为光源的激光切割机，使用时通过所述激光切割机的光纤激光器射出激光束，再配合用于激光束的辅助气体对金属板进行切割，所述激光切割机包括切割头、伺服电机、内置的光纤激光器以及导轨，包括以下步骤：

S1：用前检查：

使用前检查电源电压是否与所述激光切割机额定电压相符，以免造成不必要的损坏；检查排气管是否放置出风口处，避免阻碍空气对流；检查机器台面是否有其他异物；检查激光切割机的切割头、伺服电机、导轨是否异常；

S2：切割准备：

固定切割材料，将需要切割的材料固定在激光切割机的工作台面上；根据金属板材的材质及厚度调整光纤激光器的参数；

切割前，先将切割头设定在待切割的端点位置，然后启动伺服电机，使伺服电机带动切割头向与切割相反的方向加速运行一段距离，再继续沿着与切割相反的方向减速运行一段距离，直至伺服电机停止，接着伺服电机带动切割头沿着切割方向向回加速运行一段距离至待切割的端点位置，此段距离过程中，不发射激光；

S3：匀速切割：

打开辅助切割气体，当伺服电机带动切割头以一定速度匀速运动时，切割头开始发射激光，开始对待切割物品进行激光匀速切割；

S4：最后工序：

切割结束时，先停止发射激光，伺服电机带动切割头继续减速运行一定距离，再关闭辅助切割气体，延时关闭辅助切割气体，可以把切割件被融化汽化的部分通过气体吹走，起到辅助切割的作用；同时把产生的烟雾吹走；所述伺服电机带动切割头继续减速运行的一定距离，不小于伺服电机由匀速状态减速到零时运动的距离。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤S3匀速切割中，保持辅助切割气体的气压在一定范围，比如，使用高压氮气，低于10BAR时，应更换该辅助切割气体的气源；

所述激光束的功率在0.5至20千瓦之间，所述激光束的波长在1.12至2.03微米之间。

在上述任一方案中优选的是，所述激光束是脉冲激光束。

在上述任一方案中优选的是，所述用于激光束的辅助气体选自于氮气、氦气、氩气、氧气。

在上述任一方案中，更为具体的是，所述金属板厚度范围是1mm至8mm；

所述金属板包括：碳钢板、硅钢板、不锈钢板、铝合金板、钛合金板、镀锌板、镀铝锌板、铜板。

在上述任一方案中优选的是，对所述激光切割机的保养需要注意以下事项：

每两天:清理所述激光切割机的导轨，排除粉尘杂物，保证设备正常；擦拭所述激光切割机的齿条，加润滑油，保证润滑而无杂物；对所述激光切割机的伺服电机进行清理和上润滑油；对所述激光切割机的伺服电机进行清理和上润滑油，可以使得所述激光切割机在行进中就能更好的走位，更准确的切割，切割出来的产品质量就会提高；

每周一次：用真空吸尘器吸掉所述激光切割机内的粉尘和污物，清理后将所有激光切割机的电器柜关严防尘；

每六个月：检查激光切割机轨道的直线度及所述激光切割机的垂直度，发现不正常及时维护调试；没有做这个的，有可能切割出来的效果就不怎么好，误差会增加，影响切割质量。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：按照本发明的光纤激光切割金属板的方法，本发明提供的光纤激光切割金属板方法使用的光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动，占地面积小；精度高，速度快，切缝窄，热影响区最小，切口光滑平整，一般无需后续加工；切割热影响区小，板材变形小，切缝窄（0.1mm~0.3mm）；切口没有机械应力，无剪切毛刺；切割面光滑无毛刺；激光切割头不会与材料表面相接触，不划伤工件；切缝最窄，热影响区最小，工件局部变形极小，无机械变形；加工柔性好，可以加工任意图形，亦可以切割管材及其他异型材。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的实施步骤流程示意图。

图中标号说明：

S1用前检查；

S2：切割准备；

S3：匀速切割；

S4：最后工序。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，本实施例提供的一种光纤激光切割金属板的方法，本方法使用以光纤激光发生器作为光源的激光切割机，使用时通过所述激光切割机的光纤激光器射出激光束，再配合用于激光束的辅助气体对金属板进行切割，所述激光切割机包括切割头、伺服电机、内置的光纤激光器以及导轨，包括以下步骤：

S1：用前检查：

使用前检查电源电压是否与所述激光切割机额定电压相符，以免造成不必要的损坏；检查排气管是否放置出风口处，避免阻碍空气对流；检查机器台面是否有其他异物；检查激光切割机的切割头、伺服电机、导轨是否异常；

S2：切割准备：

固定切割材料，将需要切割的材料固定在激光切割机的工作台面上；根据金属板材的材质及厚度调整光纤激光器的参数；

切割前，先将切割头设定在待切割的端点位置，然后启动伺服电机，使伺服电机带动切割头向与切割相反的方向加速运行一段距离，再继续沿着与切割相反的方向减速运行一段距离，直至伺服电机停止，接着伺服电机带动切割头沿着切割方向向回加速运行一段距离至待切割的端点位置，此段距离过程中，不发射激光；

S3：匀速切割：

打开辅助切割气体，当伺服电机带动切割头以一定速度匀速运动时，切割头开始发射激光，开始对待切割物品进行激光匀速切割；

S4：最后工序：

切割结束时，先停止发射激光，伺服电机带动切割头继续减速运行一定距离，再关闭辅助切割气体，延时关闭辅助切割气体，可以把切割件被融化汽化的部分通过气体吹走，起到辅助切割的作用；同时把产生的烟雾吹走；所述伺服电机带动切割头继续减速运行的一定距离，不小于伺服电机由匀速状态减速到零时运动的距离。

进一步的，在本实施例中，所述步骤S3匀速切割中，保持辅助切割气体的气压在一定范围，比如，使用高压氮气，低于10BAR时，应更换该辅助切割气体的气源；

所述激光束的功率在0.5至20千瓦之间，所述激光束的波长在1.12至2.03微米之间。

实施例2：

请参阅图1，本实施例与实施例1原理类似，在本实施例中，本实施例提供的本方法使用以光纤激光发生器作为光源的激光切割机，使用时通过所述激光切割机的光纤激光器射出激光束，再配合用于激光束的辅助气体对金属板进行切割，所述激光切割机包括切割头、伺服电机、内置的光纤激光器以及导轨，包括以下步骤：

S1：用前检查：

使用前检查电源电压是否与所述激光切割机额定电压相符，以免造成不必要的损坏；检查排气管是否放置出风口处，避免阻碍空气对流；检查机器台面是否有其他异物；检查激光切割机的切割头、伺服电机、导轨是否异常；

S2：切割准备：

固定切割材料，将需要切割的材料固定在激光切割机的工作台面上；根据金属板材的材质及厚度调整光纤激光器的参数；

切割前，先将切割头设定在待切割的端点位置，然后启动伺服电机，使伺服电机带动切割头向与切割相反的方向加速运行一段距离，再继续沿着与切割相反的方向减速运行一段距离，直至伺服电机停止，接着伺服电机带动切割头沿着切割方向向回加速运行一段距离至待切割的端点位置，此段距离过程中，不发射激光；

S3：匀速切割：

打开辅助切割气体，当伺服电机带动切割头以一定速度匀速运动时，切割头开始发射激光，开始对待切割物品进行激光匀速切割；

S4：最后工序：

切割结束时，先停止发射激光，伺服电机带动切割头继续减速运行一定距离，再关闭辅助切割气体，延时关闭辅助切割气体，可以把切割件被融化汽化的部分通过气体吹走，起到辅助切割的作用；同时把产生的烟雾吹走；所述伺服电机带动切割头继续减速运行的一定距离，不小于伺服电机由匀速状态减速到零时运动的距离。

所述激光束的功率在0.5至20千瓦之间，所述激光束的波长在1.12至2.03微米之间。

进一步的，在本实施例中，所述激光束是脉冲激光束。

进一步的，在本实施例中，所述用于激光束的辅助气体选自于氮气、氦气、氩气、氧气。所述步骤S3匀速切割中，保持辅助切割气体的气压在一定范围，比如，使用高压氮气作为辅助气体时，当高压氮气低于10BAR时，应更换该高压氮气。

实施例3：

请参阅图1，本实施例与实施例1和实施例2原理类似，不同之处在于：在本实施例中，所述金属板厚度范围包括在1mm至8mm；

本发明的光纤激光切割金属板的方法，适用于对碳钢板、硅钢板、不锈钢板、铝合金板、钛合金板、镀锌板、镀铝锌板、铜板的切割。

进一步的，在本实施例中，对所述激光切割机的保养做到以下几点：

每两天:清理所述激光切割机的导轨，排除粉尘杂物，保证设备正常；擦拭所述激光切割机的齿条，加润滑油，保证润滑而无杂物；对所述激光切割机的伺服电机进行清理和上润滑油；对所述激光切割机的伺服电机进行清理和上润滑油，可以使得所述激光切割机在行进中就能更好的走位，更准确的切割，切割出来的产品质量就会提高；

每周一次：用真空吸尘器吸掉所述激光切割机内的粉尘和污物，清理后将所有激光切割机的电器柜关严防尘；

每六个月：检查激光切割机轨道的直线度及所述激光切割机的垂直度，发现不正常及时维护调试；没有做这个的，有可能切割出来的效果就不怎么好，误差会增加，影响切割质量。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的一种光纤激光切割金属板的方法，本实施例提供的一种光纤激光切割金属板的方法，本发明提供的光纤激光切割金属板方法使用的光纤激光器体积小，重量轻，工作位置可移动，占地面积小；精度高，速度快，切缝窄，热影响区最小，切口光滑平整，一般无需后续加工；切割热影响区小，板材变形小，切缝范围在0.1mm至0.3mm间；切口没有机械应力，无剪切毛刺；切割面光滑无毛刺；激光切割头不会与材料表面相接触，不划伤工件；切缝最窄，热影响区最小，工件局部变形极小，无机械变形、加工柔性好。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种光纤激光切割金属板的方法，本方法使用以光纤激光发生器作为光源的激光切割机，使用时通过所述激光切割机的光纤激光器射出激光束，再配合用于激光束的辅助气体对金属板进行切割，所述激光切割机包括切割头、伺服电机、内置的光纤激光器以及导轨，其特征在于，包括以下步骤：

S1：用前检查：

使用前检查电源电压是否与所述激光切割机额定电压相符；检查排气管是否放置出风口处；检查机器台面是否有其他异物；检查激光切割机的切割头、伺服电机、导轨是否异常；

S2：切割准备：

固定切割材料，将需要切割的材料固定在激光切割机的工作台面上；根据金属板材的材质及厚度调整光纤激光器的参数；

切割前，先将切割头设定在待切割的端点位置，然后启动伺服电机，使伺服电机带动切割头向与切割相反的方向加速运行一段距离，再继续沿着与切割相反的方向减速运行一段距离，直至伺服电机停止，接着伺服电机带动切割头沿着切割方向向回加速运行一段距离至待切割的端点位置，此段距离过程中，不发射激光；

S3：匀速切割：

打开辅助切割气体，当伺服电机带动切割头以一定速度匀速运动时，切割头开始发射激光，开始对待切割物品进行激光匀速切割；

S4：最后工序：

切割结束时，先停止发射激光，伺服电机带动切割头继续减速运行一定距离，再关闭辅助切割气体；所述伺服电机带动切割头继续减速运行的一定距离，不小于伺服电机由匀速状态减速到零时运动的距离。

2.根据权利要求1所述的一种光纤激光切割金属板的方法，其特征在于，所述步骤S3匀速切割中，保持辅助切割气体的气压在一定范围；

所述激光束的功率在0.5至20千瓦之间，所述激光束的波长在1.12至2.03微米之间。

3.根据权利要求2所述的一种光纤激光切割金属板的方法，其特征在于，所述激光束是脉冲激光束。

4.根据权利要求1所述的一种光纤激光切割金属板的方法，其特征在于，所述用于激光束的辅助气体选自于氮气、氦气、氩气、氧气。

5.根据权利要求1所述的一种光纤激光切割金属板的方法，其特征在于，所述金属板的厚度范围包括在1mm至8mm；金属板的种类包括碳钢板、硅钢板、不锈钢板、铝合金板、钛合金板、镀锌板、镀铝锌板和铜板。

6.根据权利要求1所述的一种光纤激光切割金属板的方法，其特征在于，对所述激光切割机的保养做到以下几点：

每两天:清理所述激光切割机的导轨，排除粉尘杂物；擦拭所述激光切割机的齿条，加润滑油；对所述激光切割机的伺服电机进行清理和上润滑油；

每周一次：用真空吸尘器吸掉所述激光切割机内的粉尘和污物，清理后将所有激光切割机的电器柜关严防尘；

每六个月：检查激光切割机轨道的直线度及所述激光切割机的垂直度，发现异常则及时维护调试。

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