
激光切割加工的工作原理主要是利用高功率密度的激光束作为热源,通过计算机辅助设计和计算机辅助制造技术,按照预定的切割轨迹照射被加工工件,使工件材料迅速熔化、汽化或达到燃点,从而实现切割。以下是激光切割加工工作原理的详细解释:
一、激光的产生与聚焦
激光器的组成:激光器主要由泵浦源、增益介质和光学谐振腔三部分组成。泵浦源向增益介质提供能量,增益介质吸收能量后产生受激辐射,光学谐振腔则对受激辐射进行放大和整形,*终形成高功率密度的激光束。
激光束的聚焦:通过聚焦透镜或反射镜,将激光束聚焦到一个很小的点,形成高功率密度的激光束。这个聚焦点就是激光切割加工的工作点。
二、激光与材料的相互作用
激光照射材料:当高功率密度的激光束照射到材料表面时,材料会吸收激光能量,导致表面温度迅速升高。
材料的物理变化:随着温度的升高,材料会发生熔化、汽化或燃烧等物理变化。这些变化是激光切割加工的基础。
切口的形成:在激光的作用下,材料表面形成微小的孔洞或切口。随着激光束与材料的相对移动,这些孔洞或切口连续形成,从而实现切割。
三、辅助气体的作用
吹走熔化材料:在激光切割过程中,通常会使用辅助气体(如氧气、氮气或氩气等)来帮助去除熔化或汽化的材料。这些气体通过喷嘴吹向切割区域,将熔化或汽化的材料吹走,从而保持切口的清洁和光滑。
氧化反应:在某些情况下,辅助气体(如氧气)还可以与切割金属发生氧化反应,释放出大量的氧化热,进一步加速切割过程。
四、数控系统的控制
切割轨迹的生成:激光切割通常采用数控编程技术,通过计算机软件生成切割轨迹和参数。这些参数包括激光功率、切割速度、焦点位置等。
切割过程的控制:数控系统根据生成的切割轨迹和参数,控制激光束的移动和辅助气体的喷射。通过精确控制这些参数,可以实现高质量的切割加工。
五、激光切割的应用
激光切割加工具有精度高、速度快、切口平滑等优点,广泛应用于汽车、家电、电子产品等制造领域。它可以切割各种材料,包括金属、非金属等,且不受材料形状和尺寸的限制。
综上所述,激光切割加工的工作原理是利用高功率密度的激光束作为热源,通过激光与材料的相互作用以及辅助气体的作用,实现材料的切割。同时,数控系统的精确控制保证了切割加工的高质量和高效率。