大功率激光切割机IPG培训教程课件.pptx

大功率激光切割机,光纤系列培训教程,第一讲,安全说明及预防措施,目录,第二讲,环境知识,第三讲,产品结构及工作原理,第四讲,激光切割的基本知识,第五讲,切割软件,第六讲,设备操作说明,第七讲,程序及说明,第八讲,常用操作,第九讲,工艺参数和机床设置,第十讲,切割工艺,第十一讲,操作指南,第一讲,安全说明及预防措施,安全说明及预防措施,1.1综述 在操作机床和进行日常维护保养之前，操作人员必须接受正规的培训，同时仔细阅读机床说明书，以对机床 安全措施和要求有所了解，并遵守相关的安全预防措施。1.2机器涉及的安全标准 激光加工设备和操作均应遵照GB7247-87激光产品辐射安全、设备分类、要求和用户指南及GB10320-88激光 设备和设施的电气安全两个国家标准执行。1.3安全管理的警告 1.指定安全管理员，确定其职责范围，并对激光加工机床操作者进行安全操作培训及安全防护教育。2.指定激光安全管理区域，在管理区域的出入口设立警告牌，内容包括：激光加工机床的功率、激光种类、禁止非操作人员进入，注意保护眼睛，标明安全管理者姓名等。3.激光加工机床的操作者或在激光加工机床使用期间接近激光的人员，应戴上相应的激光防护镜并穿上防护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证操作者顺利操作。4.激光加工机床不用时，应关闭总电源开关，以免闲杂人员误操作引起危害。5.三维激光加工为了对操作者进行保护，必须具备加工室或保护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工室开门时，激光光闸应关闭。6.应把加工过程中产生的烟尘气体及激光工作气体排放到室外，所有气瓶均摆放整齐、稳固，通风，远离火源。,安全说明及预防措施,1.4激光安全通告 激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都会引起灼伤。尤其光纤激光直接观看会严重危害到眼睛视网膜！所有操作人员必须严格佩戴1064nm激光防护眼镜！禁止不佩戴眼镜进行操作以及观看激光！应避免将身体任何部位置于激光通路中，以免误操作造成伤害。1.4.1眼和皮肤的保护 1.激光对人体的主要危害是眼睛和皮肤，激光照射到人体的任何部位都会引起灼伤。应避免将身体任何部位置于 激光设备的光路中，以免误操作造成伤害。2.在本篇教材中主要涉及到光纤系列，但在安全知识讲解将会涉及到CO2的知识内容供大家鉴赏，在激光加工中，通常使用CO2、IPG激光器，不同类型的激光，对人体造成的伤害是不同的。IPG激光器产生的激光有可能损伤眼睛的视网膜，由于IPG激光的波长对眼睛的透射率极高，危害性也更大。CO2激光器产生的激光的危害主要是对眼睛 角膜的灼伤。两种激光照射均有可能引起眼睛的白内障和对皮肤产生灼伤的危险。因此，在调整激光时，要根据激光的种类不同，采用相应的防护措施。3.加工用的激光器，CO2激光器一般高压油箱供电电压为几千伏至几万伏，应防止激光器高压电及高压电下电子管产生的X射线伤害的危险。1.4.2防火保护 采用激光加工时，经常会用到氧气，加上加工时火花的飞溅，氧气容易导致火灾的危险。因此工作区域内不应有易燃易爆物品的存在，同时必须具备相应的防范设施。1.5电气安全 1.不要用湿手接触任何开关以免触电。机床的伺服电机位置的防护罩、立柱背后接线盒、机床变压器柜、电气柜门等处贴有闪电标牌，表示这些部位有高电压的电器或电气元件，操作者在接近这些部位或打开维护保养时应格外小心，以免触电。,安全说明及预防措施,2.全面阅读机床说明书及电气原理图，以便熟悉各项功能和对应键的操作方法。3.不要轻易打开电气柜门，不准改变已设定的机床固定参数、电位器和计时器。如果必须改变，应由经过培训且经制造厂家认可的专业人员来操作，并记录下变动前的参数值，以便在必要时，能恢复原始状态。4.在通电状态下不要触摸电气柜内数控装置、伺服装置、变压器、风扇及其它带电的元器件。【警告】：断电后，要停一段时间（5分钟以上）再触及端子。因断电后在一段时间内动力线端子间留有高电压。为避免触电请不要立即触碰!1.6材料安全通告 对激光加工机床，所用聚焦透镜等光学仪器，都是用化学气相沉积法制造，多用ZnSe材料制作，当它在燃烧点以上时，就有有毒的Se蒸气发生，它为剧毒物质。为了提高透射率，在透镜上涂有放射性物质钍的化合物膜，因此透镜破损时要十分注意妥善处理，而不能按照工业上常规废物处理，以免对环境造成危害。1.7机器的防护措施要特别注意IPG激光器跟机床切割头连接的黄色传导光纤，不能撞击及弯折（保证大于120度角）这根传导光纤。【配IPG激光器】激光器与机床支撑架之间的连接必须使用钢管连接，激光光路不得暴露在外，必须有保护装置，人的任何部分不得放在激光光路中。【配CO2激光器的机床】机床床身的X、Y轴方向上均有限位开关，请勿移动限位开关，而使横梁移出工作范围造成机床的毁坏。3.机床加工期间操作人员不能进入机床加工区域并要关闭机床安全门，以免造成人身伤害。机床的丝杠及导轨均加装防护罩，请勿在上面放置任何物品，以免造人员伤亡或设备损坏。,安全说明及预防措施,1.8使用人员常识 1.激光加工切割机的操作人员，必须经过专门培训，并且达到要求，并在安全管理员同意的前提下，才能上岗操作。2.激光加工机的操作者或在激光使用期间接近激光的人员，应戴上适当的激光防护镜（防1064nm波长激光的防护镜）并穿上防护衣，在戴防护镜区域内，一定要有良好的室内光照，以保证操作者顺利操作。3.为了对操作者进行保护，必须具备加工室或者保护屏围等设置。加工室中应有防护激光扩散、保护操作者安全的装置；当加工室开门时，应关闭激光光闸。4.严禁没戴防护眼镜通过非保护窗观看激光。机床外罩上的保护窗采用防1064nm波长激光的防护玻璃制作，防护等级为4级，防护玻璃符合欧洲标准EN207：1998+A1：2002防护玻璃安全光防护寿命为三年左右。1.9个人保护设备 技术或组织措施无法完全避免健康危害时，拥有者必须向操作和维护人员提供所需的个人保护设备。加盖钢靴 保护手套 激光防护眼镜（部分个人保护设备不随激光切割机床提供）,第二讲,环境知识,环境知识,A.使用环境条件1.电源 a.规格：三相五线制，380V 50Hz，容量根据激光器类型和容量而定。b.品质：电源品质：三相不平衡度2.5%，线电压波动10%。建议配置稳压电源：稳压电源能保证机器输入电压的稳定，使整个机床、激光器在比较良好的状态下工作。空压机及冷水机最好不 要通过稳压电源，以防止大功率的冷水机功率变化干扰激光器的功率输出。2.接地保护：机床接地，在机床侧打地桩接地线，也可将机床接到电源的地线，要求接地电阻4。3.要求通风条件好、无粉尘、无腐蚀、无污染的场地环境。4.安装地基要求周边不能有大的振动，并且开凿防震沟。5.激光器要求安装在22C的环境温度下（参照激光器的说明书）。6.冷水机组是向激光器及QBH、切割头准直装置提供冷却循环水的专用设备，冷却水的压力保持在1.53.5Bar之间，冷却循环水要求使用高质量的去离子水或蒸馏水。7.为预防火灾的发生，加工场地应配置好适当的灭火器并预留一定的灭火通道。8.机床左侧和后侧距车间墙壁的距离应在1.2M以上；激光器后侧距车间墙壁应在1.5M以上；冷水机与空压机可放 在室外，但距激光器应在10M内。9.控制单元、伺服单元和显示器及控制面板为机床的核心部件，对环境有一定的要求，并应避免机床遭受电磁波 的干扰，例如电弧焊和放电加工机等，影响机床正常工作。B.对环境及能源的影响 1.光纤激光切割机的激光器为半导体光纤激光发生器，切割时会产生废气，废气是有害的，所以在切割这些特殊材料时，有必要对吸尘装置排出的废气进行净化处理后排放到大气中。2.该光纤激光切割机的激光器属类激光产品，其射出光束，或经镜片反射和漫反射光都可能对人体（尤其是眼部）造成损伤，在场人员应注意防护，还应防止火灾发生。3.光纤激光切割机为高能耗设备，其电源总需求量约为：三相380V，50Hz，75KVA（激光器类型及激光器的冷水机组。用户选择激光器的不同，功率也不完全相同。）,第四讲,激光切割的基本知识,激光切割的基本知识,激光切割工艺原理:激光切割是材料加工中一种先进的和应用较为广泛的切割工艺。它是利用高能量密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行热切割的加工方法。采用激光切割技术可以实现各种金属、非金属板材、复合材料等的切割，在各领域都有广泛的应用 4.1激光切割原理 激光切割是利用经聚后的高功率、高能量密度的激光束照射到要加工的板材上，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将板材割开。激光切割属于热切割方法之一。其原理见右图：,激光切割的基本知识,4.2 激光切割的主要方式 激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧助熔化切割和控制断裂切割四种：A.激光气化切割 利用激光高能力密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割 B.激光熔化切割 激光熔化切割是用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化气体（N2、Ar、He等）依靠气体的强大压力使液态金属排除，形成割缝。激光熔化切割不需要使金属完全气化，所需激光能量只有汽化切割的十分之一左右，约107W/cm2。激光束照射到工件表面，除反射损失外，剩下的能量被吸收，加热材料蒸发成小孔；一旦小孔形成，它作为黑体将吸收所有光束能量，小孔被熔化金属壁所包围，依靠气流的高速流动，使熔壁保持相对稳定；熔化等温线贯穿工件，依靠辅助气流喷射压力将融化材料吹走；随着工件或者切割头的移动，小孔横移并成一条切缝，激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内被吹掉。对薄板材料，切割速度过慢会使大部分激光束直接通过切口白白损失能量，速度提高使更多光束照射材料，增加与材料的耦合功率，获得保证切割质量的较宽参数调节区，对厚板材料，由于激光蒸发作用或熔化产物移去速度不够快，光束在割缝内材料切面上多次反射，只要熔化产物能在它被冷气流凝团前除去，切割过程将继续进行。所有激光切割口边缘都呈条纹状，其原因是：1.切割过程开始于导致氧燃烧的某功率值，而在较低的功率水平停止；2.切割断面是如此的陡，以致在它上面的功率密度不能持续地维持熔化过程，而在切割面形成台阶，使切 割面在切割过程中间歇地前进；3.切割产生的吸收或反射等离子或烟雾可引起间歇效应。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。切割质量好，但成本比氧气切割高。,激光切割的基本知识,C.激光氧助熔化切割 激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割，它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷出的气体一方面与金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物与熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。简要分析如下：1.在激光照射下，材料表面加热到达燃点温度，随之与氧气接触，发生激烈氧化反应，放出大量热量。在此 热量作用下，材料内部形成充满蒸气的小孔，小孔周围被熔融金属壁所包围。2.蒸气流动运动使周围熔融金属壁向前移动，并发生热量和物质转移。3.氧和金属的氧化速度受控于氧化物质转移成熔渣，和氧气扩散通过熔渣到达点火前沿的速度。氧气流速越高，燃烧化学反应和材料去除速度越快。同时，也导致切缝出口处反映产物氧化物的快速冷却。4.最后达到燃点温度的区域，氧气流作为冷却剂，缩小热影响区。5.显然，氧助切割存在着两个热源：激光照射能和氧-金属放热反应能，粗略估计，切割碳钢时，氧化反应提供的能量要占全部切割能量的60%左右，很明显，与惰性气体比较，使用氧气做辅助气体可获得较高的速度。6.氧燃烧速度高于光束行进速度，这时割缝宽且粗糙；激光束行进速度比氧燃烧速度快，所得切缝狭窄而光滑，再快，会突变切不穿。7.因氧化反应热占很大作用，所以氧气的纯度与板材的质量对切割的质量有严重影响。激光氧气切割主要用与碳钢等易氧化的金属材料。也可用于不锈钢等材料的加工，但断面发黑且粗糙，而成本低于惰性气体切割。D.控制断裂切割 通过激光束加热，容易受破坏的脆性材料高速、可控地切断，称为控制断裂切割。其切割原理为：激光束加热脆性材料小块区域，引起热梯度和随之而来的严重机械变形，使材料形成裂缝。控制断裂切割速度快，只需很小的激光功率；功率太高会造成工件表面熔化，并破坏切割边缘。控制断裂切割主要可控参数是激光功率和光斑尺寸。,激光切割的基本知识,4.3激光切割的特点 激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高。具体概括为如下几个方面。1.切割质量好 由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。2.激光气割切口细窄、切缝两面平行并且与表面垂直度好.3.切割表面光洁美观，甚至可作为最后一道加工工序，无需机械加工，零件可直接使用。4.材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高。5.切割速度快，例如：2500W的激光切割1mm厚的不锈钢，切割速度可达25-42m/min。6.非接触式切割，激光切割时喷嘴与工件无接触，不存在工具磨损。4.4激光切割的工艺分析 激光切割是熔化和汽化相结合的过程，影响其切割质量的因素很多，除机床工艺参数、加工材料等因素外，还有其他对加工质量有影响的因素，概略如下：1.穿孔带内的选择，根据实际情况确定穿孔点的位置；2.引线方式、角度、长短等的选择；3.材料利用率和热影响对零件间距、板材间距的合理设置；4.考虑热变形对加工路径的选择；5.微圆弧倒角的合理应用；应根据生产实际总结经验，合理地根据加工零件选择最佳的加工工艺。,激光切割的基本知识,4.5气体知识4.5.1激光器用气体 IPG激光器产生激光本身不需要工作气体4.5.2切割辅助气体氧气：主要用来切割碳钢板时使用。可以使用液氧，入口压力0.8MPa，纯度：99.5%氮气：主要是用来切割不锈钢板、铝合金板、镀锌板、黄铜板等材料时使用。1.使用瓶装气体,压力能得到良好的保证，但是成本高、使用时间短、需要频繁换气；2.使用杜瓦罐换气方便、使用时间较长、适合持续长时间加工、而且成本较低（必须使用高压杜瓦罐，气化器一般不小于100立方）；3.快易冷:非常适合激光切割.建议采用(长三角,珠三角、京津唐等经济发达地区才有供应)4.使用储罐：使用成本非常低、持续使用时间长、压力稳定度好，但是一次性投资大，三台机器 以上且同时大量使用氮气作为辅助加工气体的时候建议使用。压力（2.5-3.5）MPa，纯度：99.999%高压空气：根据切割效果可以用来切割不锈钢板、铝合金板、镀锌板、黄铜板、薄碳钢板等材料时使用。需要有除水除油的冷干过滤系统，压力一般在1.2MPa左右。,激光切割的基本知识,激光切割类型（按切割气体分类）,火焰助燃切割切割气：氧气/O2,熔融切割切割气：氮气/N2,其它（用空气/Air切割）,切割厚度大切割速度快切割断面有氧化层切割断面有后拖线,切割断面无氧化层切割毛刺较少切割气体耗费大切割速度快部分规格材料穿刺时需要氧气参与,碳钢板,不锈钢板铝合板镀锌板黄铜板等,激光切割的基本知识,4.6切割范围4.6.1板材加工种类说明,激光切割的基本知识,4.6.2板材加工厚度说明 激光切割机所能切割并稳定加工的最大材质厚度，与激光器的功率有直接关系。*上表仅做切割工艺参考，不作为机床验收标准*根据不同的切割机床，切割厚度可能会有调整4.6.3最小切割孔径1.碳钢：10mm以下孔径不小于板厚；10mm以上孔径不小于板厚的1.2倍。2.不锈钢：5mm以下孔径不小于板厚；5mm以上孔径不小于板厚的1.5倍。超出以上规定的孔可采用打标定位后采用其它加工方法进行加工。,第七讲,程序及说明,第八讲,常用操作,常用操作,常用操作,8.1找焦点 利用倾斜法找焦点：1.在工作台上放置一平整的平板，找一薄钢板与工作台上的平板倾斜放置40左右，如图所示。2.将喷嘴拆下，将切割头刻度旋到-10刻度值，移动Z轴高度，下降的切割头以不与倾斜的薄板最高处干涉即可。3.调用找焦点程序p900001，手动打开空气，然后执行程序，此时在倾斜的薄板上面会出现烧熔起弧的痕迹(继 续开气一段时间，吹散烟尘，防止镜片污染），而烧熔起弧的高处即为激光的焦点，如图所示。4.装上喷嘴，打开红光指示，移动切割头Y方向，使红光指在起弧最高处，预置Z轴当前位置为0（G92 Z0)，此时显示面板上Z轴坐标为0，然后缓慢下降切割头直到喷嘴碰到最高处（如图所示），记下操作显示面板Z轴下降的刻度值，把切割头显示窗的-10刻度减去操作显示面板的Z轴数值，得出来的值即为此种喷嘴的0焦点刻度。找焦点注意事项：a.Y轴运动方向须与薄钢板倾斜方向一至；b.执行程序前后都要开空气，防止镜片污染；,常用操作,5.焦点设定原理：切割嘴在切割工件表面上方的 距离为A，称为喷嘴切割高度或打孔高度。焦点位置定义：焦点到切割工件上表面的距离，如右图所示，B为焦点高度，焦点位置在表面上一般称为正焦点，焦点位置在表面下一般称为负焦点。8.1.1焦点的位置与切割材料及断面的关系说明 下表所列出的是在切割不同的板材时，激光切割焦 点处于不同的位置，对板材打孔和切割断面造成的影响，以及在切割不同材质和不同厚度的板材时，焦点位置的选择，焦点与切割材料的关系见表。,常用操作,8.2打同轴1.将刻度旋至切割所需焦点位置，并将Z轴降至工作台表面近处，再将白色不干胶带贴于喷嘴端面，粘帖时胶带不能有错动，可用手指按压；2.调用打同轴程序p900002，执行程序，然后将白色的不干胶拿下来，如下图所示，注意不要转动其相对位置。若喷嘴位置与激光中心相差过大 时，不干胶上将无法打出中心孔；由于激光中心是固定不变的，因此要通过调节聚焦镜腔上的调整螺钉来改变聚焦镜的位置，通过改变聚焦镜的位置来改变聚焦后光束的位置，使通过聚焦镜后的光束通过喷嘴中心。反复上述动作，直到激光在白色不干胶上打出的孔与喷嘴的中心重合，这样才确认激光中心与喷嘴中心重合。至此打同轴这项工作才完成。内六角调节方法如下：旋紧A和旋出B，可使激光点在往右方向运动，如A和B同时旋进，可使激光点向上运动；B旋进，A旋出可使激光点向左运动。AB同时旋出，可使激光点向下运动。,常用操作,8.3随动标定 EG8010高度调整盒是电容式传感器，电容与材质、接触 面积、距离有关，不同材质、不同类型切割嘴材质可能不同，接触面积可能不同，所以需要重新标定。8.3.1自动标定1.将传感器报警取消（机床）；2.切割头喷嘴移动到靠近标定检测板（接近0）；3.调出自动标定NC程序P99996；4.启动执行程序；5.检验标定效果：打开手动编程，执行G160Z1，把速度调节到适中，再执行M35，效果好，重复往复按几次RETRAT和FOLLOW/NG，可以把速度加大。观察是否稳定可靠，若效果不好，找出原因，解决问题，可以重新标定。8.3.2手动标定（选学）注：标定过程中，如果标定出错，将显示标定出错，可重新标定，或手动编程执行M70后转为手动标定。,常用操作,8.4镜片的安装与维护8.4.1注意事项光学镜片（主要是保护镜片、聚焦镜片、扩束镜组件）表面，不要用手直接触摸，这样容易造成镜面划伤。若镜面上有油渍或者灰尘，将严重影响镜片的使用，应及时对镜片进行清洗。光学镜片严禁使用水、洗洁精等清洗。镜片的表面镀有一层特殊的膜，若使用这些来清洗镜片会损伤镜片的表面。请勿将镜片放置在阴暗潮湿的地方，这样将会使镜片表面老化。保护镜片、聚焦镜片、扩束镜组件的表面沾有灰尘、污物、或者水汽，容易吸收激光造成镜片镀膜损坏；轻则影响激光光束的质量，重则无激光光束产生。保护镜片、聚焦镜片、扩束镜组件有损伤不能使用时，应及时更换，尽量不要使用已经严重污染的镜片，否则将会加速损坏其它一起使用的镜片。在安装或者更换镜片时，不要使用太大的压力，否则会引起镜片破裂，从而影响镜片的使用寿命。8.4.2安装或者更换保护镜片的方法安装光学镜片前要注意：穿戴干净，用肥皂或者洗洁精清洁双手，并戴上白色干净轻薄的手套；严禁用手的任何部位接触镜片；取镜片时，应戴上手套，并从镜片的侧面拿取，不要直接触摸到镜片镀膜表面上。组装镜片时，不要用口对着镜片吹气；镜片应平稳放置在清洁的桌面上，下面垫上几张镜头纸。取镜片时应尽量小心，防止碰伤和摔伤，并且在镜片的镀膜表面，不准施加任何力；安装镜片的镜座应清洁干净，用干净的空气喷枪清理镜座里的灰尘及污物，然后，将镜片取出，轻轻地放入镜座里。在将镜片安装到镜座时，固定镜片不要用太大的力量，以免镜片破裂，从而影响镜片的使用寿命。,常用操作,8.4.3清洁保护镜片的步骤 不同的镜片，清洁的方法是不同的。当保护镜片拿离镜座时，使用镜头纸清洁；当清洗聚集镜和扩束镜组件时，应使用进口棉签清洁。用擦镜纸清洁保护镜片的步骤：用吹气球吹掉保护镜片表面的灰尘；用异丙醇或者丙酮沾湿擦镜纸清洁保护镜片的表面，切忌用干燥的擦镜纸直接在镜片表面上拖拉，而应该将擦镜纸平放在镜片的表面，滴上23滴高纯度异丙醇或者高纯度丙酮，向操作者方向水平地将擦镜纸慢慢抽出，反复上述操作几次，直到保护镜片表面干净为止；若镜片表面面比较脏时，可将镜头纸对折23次，反复上述步骤，直到镜片表面干净为止。用进口棉签清洁保护镜片的步骤：先用吹气球吹掉保护镜片表面上的灰尘；再用干净的进口棉签去掉污物；用新的沾有高纯度异丙醇或丙酮的进口棉签从镜片中心做圆周运动擦洗镜片，每擦完一周后，换另一干净棉签，重复上述操作，直到镜片干净为止，千万不要用已经使用过的棉签来进行操作；当心不要划伤镜片表面。8.4.4光学镜片的储存光学镜片妥善储存，可以保持镜片的质量完好。储存环境温度1030，不可将镜片放入冷冻室或者类似的环境，否则取出时冷凝结霜，容易损伤镜片；储存环境的温度不大于30，否则会影响镜片表面的镀膜。将镜片保存在盒内，镜片应放置于不振动的环境，否则容易造成镜片的变形，从而影响镜片的使用性能。,第九讲,工艺参数和机床设置,工艺参数和机床设置,工艺参数和机床设置,9.1 激光切割工艺参数 在 窗口下，点击 快捷图标即可进入工艺参数界面：,工艺参数和机床设置,1.材料:7种材料可供选择：Sus 不锈钢 mirr-sus 镜面不锈钢 ms 碳钢板 acid-ms 酸洗板 galvanized 镀锌板 aluminum 铝合金 titanium 钛合金2.厚度:包括有1mm-25mm当中的23种厚度,对于没有包括到的厚度就近选择。3.文件名:文件菜单的展开会将工艺数据库中存在的与选择的材料和厚度相对应的工艺参数名显示出来。如页图中，选择的材料为MS 碳钢板，厚度为6，则展开文件菜单会显示数据库中已经存在的T06MsN1.4F1.5S/Q/H的工艺参数文件名。文件命名方法 T 0 6 M s N 1.4 F 1.5 S/H/Q 厚度 材料 喷嘴大小 焦点位置 切割方式 125mm Sus 不锈钢 1.4mm-10mm10mm S 标准切割 mirr-sus镜面不锈钢 2.0mm H 高速切割 ms碳钢板 2.5mm Q 高质量切割 acid-ms酸洗板 3.0mm galvanized镀锌板 aluminum铝合金 titanium钛合金工艺参数文件名由五部分组成：T厚度 材料 Z喷嘴大小 F焦点位置。后缀S：标准切割参数，Q：高质量切割参数，H：速切割参数。如：参数文件名为T06MsN1.4F1.5S 代表厚度为6mm的碳钢板，使用喷嘴直径为1.4mm，焦点位置 为+1.5，标准切割参数。,工艺参数和机床设置,保存:将正在使用的工艺参数值保存为当前文件的当前值；保存为默认值:将正在使用的工艺参数值保存为默认什；保存为初始值:将正在使用的工艺参数值保存为初始值；另存为:将正在使用的工艺参数值另命名保存在当前路经下，载入:载入当前工艺参数的当前值；载入默认值:载入当前工艺参数的默认值；载入初始值:载入当前工艺参数的初始值；应用P参数：将当前工艺参数值写入其对应的P参数；删除文件：可删除当前使用的工艺参数文件；设置文件路经：工艺参数文件存放的文件路经；,操作菜单:,注意：另存前需要先选择将参数另存后对应的材料和厚度；操作菜单中的保存、载入、另存、应用、删除文件，分别可由竖菜单中、快捷图标来实现,参数表窗口:用鼠标点击：、，或着通过键盘上的“Page Up”和“Page Down”键在五个参数表之间切换。,工艺参数和机床设置,9.2工艺参数调用 确定好材料和厚度后，在文件下拉菜单中选取工艺数据库中已经存在的与切割质量相符的工艺参数，待提示 载入成功后，点击应用功能图标即实现对工艺数据库中的参数的调用。9.3工艺参数修改 a.通过鼠标选择修改：双击要修改的参数格，待其颜色变为黄色即可通过键盘输入数字，再回车完成一个数 值的修改；在回车后处于修改状态的黄色提示会自动往下一个参数格循环移动。b.通过键盘选择修改：先通“PageUp”和“PageDowm”键切换到需要修改的参数表，再通过“Alt+Enter”键进入到参数修改状态，使用“Alt+方向键”将处于修改状态的黄色移动到要修改的参数框格再进行修改。c.修改后的参数,保存新的参数在工艺数据库中。d.修改后的参数，如果需要另存为新的材料和厚度的参数，请先选择材料名称，再选择厚度后再点，在名称中根据名称定义规范输入新的工艺文件名，确定后即可添加到工艺数据库中。如果只修改工艺文件名中的材料和厚度，系统会以修改前模板材料和厚度对新的工艺数据归类。e.修改后的参数，可以直接，进行切割测试，测试无问题后保存参数在工艺参数库中，待后续调用。加工过程中，修改好的参数后 只有部分生效，只有执行调用参数代码（如：Q990051等）。参数才可生效。9.4工艺参数解释 工艺参数按其功能的不同分为五部分：切割、标刻、穿孔、引线、转角。,工艺参数和机床设置,9.4.1切割参数表,切割速度：以mm/min为单位定义切割时的运动速度。激光功率：以W为单位定义切割时激光最大输出功率。功率坡度调节：以激光功率的的形式定义切割时功率坡度调节的功率最低点。喷嘴高度：以mm为单位定义切割时喷嘴距离板材的高度。焦点偏置：以mm为单位定义焦点的偏置量（此参数为选配功能参数，针对配带自动调焦切割头功能有效）。气体类型：选择切割时使用的辅助气体，为空气；为氧气；为氮气。气体压力：以bar为单位定义切割时气体的压力。脉冲序号：选择激光器上设定好的脉冲组，07共8组脉冲可供选择。脉冲类型：IPG激光器此项无效！脉冲频率（5-5000Hz）：表示外控时的脉冲频率，对应控制激光器脉冲频率，范围5-5000HZ；,工艺参数和机床设置,脉冲占空比：脉冲外控时的脉冲占空比，范围1-100。脉冲坡度调节：以%形式定义脉冲外控时的脉冲坡度调节最低点。功率坡度关闭速度：以%形式定义脉冲外控时停止坡度功率调节的速度。轴动态因子：以机床加速的百分率定义加工过程中加速度大小。拐角加速度：定义机床运动到拐角处的加速度。圆弧精度：以mm为单位定义机床运动的圆弧精度。开光延时：以ms为单位定义从开光到开始轨迹运动的等待时间。关光延时：以ms为单位定义从停止运动到光闭激光的等待时间。空程气体关气延时：以ms为单位定义G00运行多久后关闭切割辅助气体。主要功用：在切割密集的轮廓时，为了减少开气延时和保持气体的稳定性，增加一定的空程关气延时来达 到，在短空程时辅助气体不关闭，从而达到提高效率、提高切割稳定性和延长聚焦镜片使用寿命等；脉冲占空比图解,工艺参数和机床设置,Z 轴调高是否激活：定义切割过程中Z轴是否开启随动功能。上图为激光功率、切割速度、功率坡度调节、功率关闭速度的关系 通常将三层切割定义为：切割：大轮廓的连续切割；切割：中等轮廓的连续切割；切割：狭小轮廓的脉冲切割。,工艺参数和机床设置,9.4.2标刻参数表,标刻大部分参数定义与切割参数相同，详见切割参数定义说明及机床说明书。标刻：定义为对材料表面 进行激光打标；标刻：定义为切割带膜不 锈钢时去除其表面 贴膜。,工艺参数和机床设置,9.4.3穿孔参数表,穿孔大部分参数定义与切割参数相同，详见切割参数定义说明及机床说明书。穿孔功率：以W为单位定义穿孔 时的激光功率。功率坡度调节时间：以ms为单位 定义穿孔第一阶段功率坡度调节 时间。第一阶段穿孔时间：以ms为单位 定义穿孔第一阶段穿孔时间。功率坡度调节时间：以ms为单位 定义穿孔第二阶段功率坡度调节 时间。第二阶段穿孔时间：以ms为单位 定义穿孔第二阶段穿孔时间。,第十讲,切割工艺,切割工艺,切割工艺,10.1切割工艺基础 影响激光切割质量的因素有：光束质量：光束波长、模式、功率密度、发散角、偏振态等；工艺参数：速度、功率、气压、切割高度、焦点、喷嘴大小及圆度；外部条件：气体纯度，板材质量。10.1.1主要工艺参数说明10.1.1.1功率 激光切割时，激光功率大小的选择对切割品质有影响，切割功率需根据切割板材的材质及板材的厚度来确定，功率过大或过小都无法得到良好的切割断面。激光切割时，激光功率太小，将造成无法切割。激光功率设定过大时，整个切割面熔化，切缝过大，得不到良好的切割质量。激光功率设定不足时，会产生切割熔渍，切割断面上产生瘤疤。适当激光功率的设定，配合适当的切割气体和压力，能得到良好的切割质量，无熔渍产生。10.1.1.2速度 激光切割时，切割的速度选择是根据切割板材的材质、板材的厚度来确定的，不同的切割速度，对激光切割的品质会造成极大的影响，适当切割速度的选择，既能提高激光切割的效率，又能得到良好的切割质量。下面就不同的切割速度对切割质量的影响进行讨论：,切割工艺,激光切割进给速度太快对切割质量的影响：可能造成无法切割，火花四溅。有些区域可以切断，但有些区域不能切断。造成整个切割断面较粗，但无熔渍的产生。切割进给速度太快，造成对板材无法及时切 断，切割断面呈现斜条纹路，而且下半部分 产生熔渍，如右图所示。激光切割进给速度太慢对切割质量的影响：造成切割板材过熔的情况，切割断面较粗糙。切缝会相应变宽，在较小圆角或者尖角部位造成整个区域溶化，得不到理想的切割效果。切割效率低，影响生产能力。适当切割进给速度的选择：从切割火花可判断进给速度的快慢：一般切割火花是由上往下扩散的，火花若倾斜时，则进给速度太快；若火花呈现不扩散且少，凝聚在一起，则说明进给速度太慢，如下图所示；适当的切割速度，切割面呈现较平稳线条，且下半部分无熔渍产生。,切割工艺,10.1.1.3焦点 焦点的位置对激光切割具有重要的影响，下表所列出的是在切割不同的板材时，激光切割焦点处于不同的位置，对板材打孔和切割断面造成的影响，以及在切割不同材质和不同厚度的板材时，焦点位置的选择。,切割工艺,铝板 不锈钢板,钢板0-6mm,钢板6mm以上,实际应用中焦点的高度随材料与切割机型不同而各有差别,+,0,切割时，喷嘴距板材表面约为1mm,切割工艺,碳钢15mm,不锈钢8mm,+4,+2,+1,0,-1,-3,-4,-5,-6,-10,切割工艺,10.1.1.4喷嘴喷嘴与切割品质的关系：喷嘴的中心与激光的中心不同轴时，对切割质量的影响：首先对切割断面的影响，当切割气体在吹出时，造成出气量不均匀，使切割断面较容易出现一边有熔渍，另一边没有的现象，对切割3mm以下的薄板，它的影响较小，在切割3mm以上的板材时，它的影响就比较严重，有时会造成无法切割；其次在切割有尖角或者角度较小的工件时，容易产生局部过熔现象，切割厚板时，可能无法切割；再次对穿孔有影响，造成穿孔的不稳定性，时间不易控制，对厚板的穿透会造成过熔的情况，且穿透条件不易掌握，对薄板的穿孔影响较小。综上所述，喷嘴的中心与激光的同心度是造成切割质量优劣的重要因素之一，尤其是切割的工件越厚时，它的影响就更大。因此，必须谨慎调整喷嘴中心与激光的同心度，以获得更好的切割断面。当喷嘴发生变形或者喷嘴上有熔渍时，其对切割质量的影响如上面所述的一样，因此，喷嘴应小心放置，不得碰伤以免造成变形；喷嘴上沾有的熔渍应及时清理。喷嘴的质量在制造时就有较高的精度要求，安装时也要求方法正确。如果由于喷嘴的质量不良造成切割时要改变各项条件，应及时更换好的喷嘴。喷嘴孔径的选择,切割工艺,目前喷嘴常使用的孔径为1.0、1.4、2.0、2.5、3.0、4.0六种。孔径大小的差异是：切割薄板时，用1.4 喷嘴，切割面会较细。用2喷嘴，切割面会较粗，转角地方易有熔渍。切割厚板时，因切割功率较高，相对散热时间较长，相对切割时间也增长。用1.5喷嘴，气体扩散面积小，因此使用时不太稳定。用2以上喷嘴，气体扩散面积大，气体流速较慢，故切割时较稳定。喷嘴分为双层高喷嘴(1.0、1.4、2、2.5、3.0、4.0)和单层直底低喷嘴(1.5、2.0、2.5、3.0、4.0)：氧气切割碳钢喷嘴选择：一般采用双层高喷嘴，6mm以内一般采用1.0，8mm-10mm一般采用2.0；10-12mm一般采用2.5；12-16一般采用3.0；16-25mm 一般采用4.0。氮气切割不锈钢和铝合金喷嘴选择：一般采用单层直底低喷嘴，1-5mm一般采用2.0；6-8mm一般采用3.0；10-15mm 一般采用4.0。综上所述，喷嘴孔径的大小对切割质量、穿孔质量有绝对性的影响，喷嘴孔径越大时，相对的对聚焦镜的保护就越差，因为切割时熔化物的火花飞溅，往上弹的几率很大，使得镜片的寿命也就越短。同时，喷嘴的质量也是影响切割质量的重要因素，喷嘴形状要求见右图。,切割工艺,10.1.1.5气体及气压 激光切割时，根据切割板材的材质的不同，来选择不同的切割气体，切割气体及其压力的选择，对激光切割品质有很大的影响。切割气体的作用主要有：助燃及散热、及时吹掉切割产生的熔渍、防止切割熔渍向上反弹进入喷嘴、保护聚焦透镜等。切割气体及压力对切割质量的影响：切割气体有助于散热及助燃，吹掉熔渍，从而得到质量较好的切割断面。当切割气体的压力不足时，会对切割质量造成如下影响：使切割时产生熔渍；切割速度无法提高，影响生产效率。当切割气体的压力过高时，对切割质量的影响：压力高时，气流过大，切割面较粗糙，而且切缝较宽；气流过大时，同时会造成切断断面部分熔化，无法形成良好的切割断面。切割气体的压力对穿孔的影响：当气体压力过低时，激光不易穿透切割板材，打孔时间增长，造成生产率低。当气体压力太高时，造成穿透点熔化，形成较大的熔化点，从而影响切割的质量。激光打孔时，一般对薄板件打孔采用较高的气体压力，而对厚板件的打孔则采用较低的气体压力。激光切割机在切割普通碳钢时，材料厚度越厚，切割气体的压力相对降低。而在切割不锈钢时，尽管切割气 体压力相对来说不随着材料的厚度而改变，但是切割气体压力却始终处于高压力状态。配IPG激光器的机床不能切割非金属材料。总之，激光切割时切割气体及压力的选择，必须在切割时根据实际情况去调整，上面所给出的数据只是切割时所选用的范围，在具体应用中需根据具体情况而选用不同的切割参数。,切割工艺,10.1.1.6切割高度 切割高度的改变主要是改变了焦点位置及气压压力。切割高度越高那么焦点就会相应的提高，而气体则压力则减小。具体影响：参照焦点位置及气体压力对切割的影响。,切割工艺,10.2碳钢切割10.2.1碳钢常见切割现象及处理10.2.1.1切割现象及处理氧气纯度最小为 99.5%；镜片和喷嘴完好；好的材料(无氧化、无油漆)；激光模式无失真(压缩空气质量保证)。,切割工艺,切割工艺,10.2.1.2打孔现象及处理,氧气纯度最小为 99.5%透镜和喷嘴完好 好的材料 激光模式无失真,切割工艺,10.2.2.4 IPG2000W激光器碳钢切割工艺参数IPG激光器碳钢切割工艺参数,切割工艺,10.3不锈钢切割10.3.1不锈钢常见切割现象及处理氮气纯度最少为 99.99%透镜和喷嘴完好好的材料(无氧化、无油漆)激光模式无失真(压缩空气质量保证),切割工艺