在鈑金激光切割加工中準(zhǔn)確的調(diào)制焦點(diǎn)是激光加工中重要的設(shè)置之一,一般來說,聚焦透鏡焦深越小,焦點(diǎn)光斑直徑就越小。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4/πd2成正比,所以焦點(diǎn)光斑直徑盡可能的小,以便產(chǎn)生一窄的切縫;同時焦點(diǎn)光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。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。焦距的選擇同時和切割質(zhì)量、板材、厚度等因素有關(guān),對于高質(zhì)量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關(guān)。因此控制焦點(diǎn)相對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。一般情況下:板材越厚焦點(diǎn)就越大。 在激光切割機(jī)工業(yè)生產(chǎn)中確定焦點(diǎn)位置的簡便方法有五種: (1)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,直至藍(lán)色火花最大處為焦點(diǎn)。 這樣可以計(jì)算出焦點(diǎn),以后的切割過程中根據(jù)板材不同板厚不同采取相應(yīng)的調(diào)焦。 (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,尋找激光束的最小處為焦點(diǎn)。 (3)打印法:使切割頭從上往下運(yùn)動,在塑料板上進(jìn)行激光束打印,打印直徑最小處為焦點(diǎn)。 (4)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。 (5)在切割頭上增加一獨(dú)立的移動透鏡的下軸,它與控制噴嘴到材料表面距離(stand off)的Z軸是兩個相互獨(dú)立的部分。當(dāng)機(jī)床工作臺移動或光軸移動時,光束從近端到遠(yuǎn)端F軸也同時移動,使光束聚焦后光斑直徑在整個加工區(qū)域內(nèi)保持一致。 |
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