《光纤激光切割机原理与操作》课件

光纤激光切割机原理与操作本课件旨在全面介绍光纤激光切割机的原理、操作、维护及应用通过本课程，您将深入了解光纤激光切割技术的核心知识，掌握安全操作规程，并能有效解决实际应用中遇到的问题让我们一起探索光纤激光切割的奥秘，开启智能制造的新篇章课程介绍激光切割技术概述激光切割的定义激光切割的优势激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材与传统切割方法相比，激光切割具有精度高、速度快、切料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同口窄、热影响区小、切割面光洁、无机械应力、易于自动轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现切割的先进加工方化等显著优点，广泛应用于各个工业领域法光纤激光器简介光纤激光器的构成光纤激光器的工作原理12光纤激光器主要由泵浦源、增益光纤、谐振腔和耦光纤激光器利用稀土元素掺杂的光纤作为增益介质合输出系统组成泵浦源提供能量，增益光纤将泵，通过泵浦源的激励，使稀土离子产生受激辐射，浦光转化为激光，谐振腔选择特定波长的激光进行从而实现激光的产生和放大光纤的特殊结构使得放大，最后通过耦合输出系统输出激光激光具有良好的光束质量和稳定性光纤激光器的优势与特点光束质量好电光转换效率高光纤激光器输出的激光光束光纤激光器具有较高的电光质量高，聚焦性能优异，能转换效率，节能环保，降低够实现精细切割，提高切割运行成本这意味着在产生精度和质量相同功率的激光时，光纤激光器消耗的电能更少结构紧凑，可靠性高光纤激光器结构紧凑，体积小，易于集成，可靠性高，维护成本低由于其固态特性，减少了传统激光器的复杂部件，降低了故障率激光切割机的组成部分光源系统传输系统数控系统激光器是激光切割机传输系统负责将激光数控系统控制激光切的核心部件，负责产束从激光器传输到切割机的运动轨迹和切生高能量的激光束割头光纤作为传输割参数，实现精确切光纤激光器因其优越介质，具有损耗低、割先进的数控系统的性能，成为现代激传输效率高等优点能够实现自动化、智光切割机的主流选择能化切割激光切割机的工作原理激光束聚焦激光器产生的高能量激光束通过聚焦系统，汇聚成极细的光点，形成高功率密度材料熔化或汽化聚焦后的激光束照射到被切割材料表面，使材料迅速熔化、汽化或烧蚀辅助气体吹除与激光束同轴的高速辅助气体吹除熔融或汽化的物质，形成切口光源系统激光器的选择CO2激光器1CO2激光器是最早应用于激光切割的激光器类型，但由于其光束质量较差、电光转换效率低等缺点，逐渐被光纤激光器取代YAG激光器2YAG激光器具有较高的输出功率和较好的光束质量，但其电光转换效率仍然较低，维护成本较高光纤激光器3光纤激光器是目前激光切割机的主流选择，具有光束质量好、电光转换效率高、结构紧凑等优点传输系统光纤的特性与应用抗干扰能力强光纤传输不受电磁干扰，保证激光2束的稳定性和精度损耗低1光纤具有极低的传输损耗，能够保证激光能量在传输过程中的有效利柔性好用光纤具有良好的柔性，易于弯曲和布置，方便激光切割机的设计和安3装聚焦系统聚焦镜片与喷嘴聚焦镜片喷嘴聚焦镜片用于将传输过来的激光束聚焦成极细的光点，形喷嘴用于引导辅助气体吹除熔融或汽化的物质，并保护聚成高功率密度聚焦镜片的质量直接影响切割质量和效率焦镜片免受污染喷嘴的形状和尺寸对切割效果有重要影响数控系统控制软件与编程控制软件1控制软件是数控系统的核心，负责控制激光切割机的运动轨迹、切割参数和辅助功能常用的控制软件包括CypCut、LaserCut等编程2编程是将切割图纸转化为数控系统能够识别的指令的过程常用的编程方法包括手工编程和CAD/CAM自动编程CAD/CAM软件可以自动生成切割路径和参数，提高编程效率和精度辅助气体系统气体的种类与作用氧气氮气氧气主要用于切割碳钢等易氮气主要用于切割不锈钢、氧化的材料，利用氧气与材铝合金等不易氧化的材料，料的化学反应放热，提高切防止材料表面氧化，获得光割速度和效率洁的切割面氩气氩气主要用于切割钛合金等特殊材料，防止材料与空气中的氧气、氮气发生反应，保证切割质量冷却系统冷却方式与维护水冷风冷水冷是激光切割机常用的冷却方式，利用循环水将激光器风冷主要用于功率较小的激光器，利用风扇将激光器产生、光学元件等产生的热量带走，保证设备的正常运行定的热量散发出去定期清理风扇和散热器，保证散热效果期更换冷却水，防止水垢产生激光切割的工艺参数切割质量1切割效率2切割成本3材料特性4工艺参数5激光切割的工艺参数包括切割速度、激光功率、焦点位置、辅助气体压力等这些参数直接影响切割质量、效率和成本选择合适的工艺参数是实现高质量、高效率切割的关键切割速度的影响切割速度过慢切割速度过慢会导致材料过度熔化，切口变宽，热影响区增大，切割面粗糙，甚至出现烧伤现象切割速度适中切割速度适中能够保证材料充分熔化或汽化，切口窄，切割面光洁，热影响区小，切割质量高切割速度过快切割速度过快会导致材料未能充分熔化或汽化，切割不透，产生毛刺，切割面粗糙，切割质量下降激光功率的影响激光功率适中激光功率适中能够保证材料充分熔2化或汽化，切口窄，切割面光洁，激光功率过低热影响区小，切割质量高激光功率过低会导致材料未能充分1熔化或汽化，切割不透，产生毛刺，切割面粗糙，切割质量下降激光功率过高激光功率过高会导致材料过度熔化3，切口变宽，热影响区增大，切割面粗糙，甚至出现烧伤现象焦点位置的影响焦点位置过高1焦点位置过高会导致激光束能量密度降低，切割能力下降，切割不透，产生毛刺，切割面粗糙焦点位置适中2焦点位置适中能够保证激光束能量密度最高，切割能力最强，切割面光洁，切割质量高焦点位置过低3焦点位置过低会导致激光束能量密度降低，切割能力下降，切口变宽，热影响区增大，切割面粗糙辅助气体压力的影响气体压力过低气体压力适中气体压力过高辅助气体压力过低会导致熔融或汽化辅助气体压力适中能够及时吹除熔融辅助气体压力过高会导致切割不稳定的物质未能及时吹除，影响切割质量或汽化的物质，保证切割面光洁，切，产生噪音，甚至损坏喷嘴和聚焦镜，甚至堵塞喷嘴割质量高片材料厚度的影响材料厚度增加1随着材料厚度的增加，需要更大的激光功率和更慢的切割速度才能保证切割质量同时，需要选择合适的辅助气体和喷嘴材料厚度限制2激光切割机有一定的材料厚度限制超过限制厚度的材料，切割质量会明显下降，甚至无法切割选择合适的激光切割机和工艺参数是保证切割质量的关键不同材料的激光切割特性碳钢不锈钢碳钢易于激光切割，可采用不锈钢不易氧化，可采用氮氧气作为辅助气体，提高切气或氩气作为辅助气体，获割速度和效率但需要注意得光洁的切割面但切割速防止切割面氧化度相对较慢铝合金铝合金易反射激光，切割难度较大需要采用高功率激光器和合适的工艺参数，并注意防止切割面氧化碳钢的激光切割辅助气体氧气切割速度较快注意事项防止氧化采用氧气作为辅助气碳钢易于切割，可采切割过程中需要注意体，利用氧气与碳钢用较快的切割速度，防止切割面氧化，可的化学反应放热，提提高生产效率采用氮气或氩气进行高切割速度和效率辅助保护不锈钢的激光切割辅助气体氮气或氩气1采用氮气或氩气作为辅助气体，防止不锈钢表面氧化，获得光洁的切割面切割速度较慢2不锈钢不易切割，需要采用较慢的切割速度，保证切割质量功率较高3为了保证切割质量，需要采用较高的激光功率铝合金的激光切割激光器高功率切割速度较慢辅助气体氮气或氩气由于铝合金易反射激光，需要采用高铝合金切割难度较大，需要采用较慢采用氮气或氩气作为辅助气体，防止功率激光器才能保证切割效果的切割速度，保证切割质量铝合金表面氧化，获得光洁的切割面铜的激光切割高导热性铜具有较高的导热性，热量容易扩2散，需要采用高功率激光器和集中的能量输入高反射率1铜具有较高的反射率，对激光的吸收率较低，切割难度较大辅助气体通常采用氮气或氩气作为辅助气体3，以防止氧化并获得较好的切割质量塑料的激光切割低熔点1塑料具有较低的熔点，容易熔化和变形，需要控制激光功率和切割速度热敏感性2塑料对热非常敏感，容易产生烧焦和变形，需要选择合适的激光波长和工艺参数辅助气体3通常采用压缩空气或氮气作为辅助气体，以吹走熔化的材料并防止燃烧激光切割机的安全操作规程安全第一培训上岗防护措施激光切割机操作具有一定的危险性，操作人员必须经过专业培训，熟悉设操作人员必须佩戴防护眼镜、手套等必须严格遵守安全操作规程，确保人备性能和操作规程，持证上岗防护用品，防止激光辐射和飞溅物伤身安全和设备安全害操作前的准备工作检查设备准备材料12检查激光切割机各部件是准备好待切割材料，清理否完好，连接是否牢固，材料表面的杂物，确保材冷却系统是否正常运行料平整放置在工作台上设置参数3根据材料类型和厚度，设置合适的切割参数，包括激光功率、切割速度、焦点位置、辅助气体压力等操作中的注意事项严禁触摸密切观察严禁触摸激光束和切割头，密切观察切割过程，发现异防止激光辐射和机械伤害常情况立即停止切割，并及时排除故障防火切割过程中可能会产生火花和飞溅物，注意防火，防止火灾发生操作后的维护保养清洁检查关机清理工作台和设备表检查激光切割机各部按照正确的步骤关闭面的杂物，保持设备件是否损坏，及时更激光切割机，并切断清洁换易损件电源常见的激光切割故障与排除复杂故障1中等故障2常见故障3激光切割机在使用过程中可能会出现各种故障，需要及时排除，保证设备正常运行常见的故障包括光路不正、焦点偏移、切割表面粗糙、切割过程中产生毛刺等光路不正的解决方法检查光路检查激光器、传输光纤和切割头之间的光路是否对准调整反射镜调整激光器和切割头内部的反射镜，使激光束对准光路中心重新校准使用专业的校准工具重新校准光路，确保激光束准确到达切割位置焦点偏移的解决方法调整焦点位置2根据材料类型和厚度，调整焦点位置，使焦点位于材料表面或内部检查聚焦镜片1检查聚焦镜片是否清洁，表面是否有损伤更换聚焦镜片如果聚焦镜片损坏，需要及时更换3切割表面粗糙的解决方法调整切割速度1适当降低切割速度，保证材料充分熔化或汽化调整激光功率2适当提高激光功率，保证材料充分熔化或汽化调整焦点位置3调整焦点位置，使焦点位于材料表面或内部切割过程中产生毛刺的解决方法调整辅助气体压力更换喷嘴检查材料适当提高辅助气体压力，及时吹除熔更换合适的喷嘴，保证辅助气体流量检查材料表面是否有杂物或氧化层，融或汽化的物质和方向及时清理光纤激光切割机的维护保养日常维护定期维护12日常维护包括清洁设备、定期维护包括更换易损件检查各部件是否完好、更、润滑运动部件、校准光换冷却水等日常维护能路等定期维护能够保证够有效延长设备使用寿命设备精度和稳定性，提高，减少故障发生切割质量和效率专业维护3专业维护是指由专业人员进行的维护保养，包括激光器维护、光学元件维护、数控系统维护等专业维护能够解决复杂的技术问题，保证设备长期稳定运行日常维护清洁与检查清洁设备检查光路每天工作结束后，用干净的定期检查激光器输出光束质抹布擦拭设备表面，清除灰量，观察光斑形状和能量是尘和杂物定期清理控制柜否正常检查传输光纤和切内部，防止灰尘影响电子元割头连接是否牢固，有无松件的散热动或损坏检查冷却系统检查冷却水箱水位是否正常，冷却水是否清洁定期更换冷却水，防止水垢产生检查冷却水管有无漏水现象定期维护更换易损件喷嘴聚焦镜片滤芯喷嘴是易损件，需要聚焦镜片也需要定期冷却系统中的滤芯需定期更换喷嘴的磨检查和更换聚焦镜要定期更换，防止杂损会影响辅助气体流片的污染和损伤会影质进入冷却系统，影量和方向，导致切割响激光束质量，导致响冷却效果质量下降切割质量下降激光器的维护清洁1定期清洁激光器内部的光学元件，清除灰尘和杂物，保持光路畅通检查2定期检查激光器的输出功率和光束质量，确保激光器性能稳定维护3定期维护激光器的冷却系统和电源系统，保证激光器正常运行光学元件的维护清洁使用专业的清洁剂和工具清洁光学元件表面，清除灰尘和油污检查检查光学元件表面是否有损伤，如划痕、裂纹等更换如果光学元件损坏，需要及时更换，防止影响切割质量数控系统的维护检查2定期检查数控系统的软件和硬件，确保运行正常清洁1定期清理数控系统内部的灰尘，保持通风良好升级定期升级数控系统的软件，获取最3新的功能和性能优化激光切割机的应用领域汽车制造业航空航天业电子制造业用于切割汽车车身、零部件等，提高用于切割飞机机身、发动机零部件等用于切割电子产品外壳、线路板等，生产效率和精度，满足航空航天对材料强度和精度的实现精细化加工要求汽车制造业的应用车身切割零部件切割12激光切割用于汽车车身的激光切割用于汽车零部件切割，能够实现高精度、的切割，如发动机零部件高效率的切割，提高生产、车门等，能够满足汽车效率零部件对精度和质量的要求模具制造3激光切割用于汽车模具的制造，能够缩短模具制造周期，降低模具制造成本航空航天业的应用机身切割发动机零部件切割结构件切割激光切割用于飞机机身的切割，能激光切割用于飞机发动机零部件的激光切割用于飞机结构件的切割，够满足航空航天对材料强度和精度切割，如涡轮叶片、燃烧室等，能如翼梁、桁条等，能够满足结构件的要求激光切割还能够切割复合够满足发动机零部件对高温、高压对强度和刚度的要求材料，满足航空航天对轻量化的需、高转速的要求求电子制造业的应用外壳切割线路板切割钢网切割激光切割用于电子产激光切割用于线路板激光切割用于钢网的品外壳的切割，能够的切割，能够实现精切割，能够实现高精实现高精度、高效率细化加工，满足电子度、高效率的切割，的切割，满足电子产产品对集成度和小型满足电子产品对焊接品对外观和功能的要化的要求质量的要求求钣金加工业的应用定制化钣金1批量化生产2精密钣金3激光切割在钣金加工业得到广泛应用，无论是定制化钣金、批量化生产还是精密钣金，激光切割都能够胜任，提供高效、精确的切割解决方案激光切割还能够切割各种形状的钣金，满足不同的设计需求医疗器械行业的应用高精度小型化特殊材料医疗器械对精度要求极高，激光切割能够医疗器械对小型化要求较高，激光切割能医疗器械通常使用特殊材料，如钛合金、满足医疗器械对精度的要求，保证医疗器够实现精细化加工，满足医疗器械对小型不锈钢等，激光切割能够切割这些特殊材械的性能和安全化的需求料，满足医疗器械对材料的要求激光切割技术的未来发展趋势更智能化更智能化的控制系统能够自动调整2切割参数，优化切割路径，提高切更高功率割质量和效率1更高功率的激光器能够切割更厚、更硬的材料，提高切割速度和效率更广泛应用激光切割技术将应用于更多的领域3，如新能源、新材料等更高功率的激光器切割能力1更高功率的激光器能够切割更厚、更硬的材料，扩展激光切割的应用范围切割速度2更高功率的激光器能够提高切割速度，提高生产效率，降低生产成本切割质量3更高功率的激光器能够提高切割质量，减少切割缺陷，提高产品质量更智能化的控制系统自动调整参数优化切割路径远程监控更智能化的控制系统能够根据材料类更智能化的控制系统能够自动优化切更智能化的控制系统能够实现远程监型、厚度等参数自动调整切割参数，割路径，减少空行程，提高切割效率控，方便管理人员实时了解设备运行无需人工干预，提高切割效率和质量，降低切割成本状态，及时发现和解决问题更广泛的应用领域新能源新材料12激光切割技术应用于太阳激光切割技术应用于碳纤能电池板、锂电池等新能维、陶瓷等新材料的加工源产品的制造，提高生产，满足新材料对加工精度效率和质量的要求其他领域3激光切割技术将应用于更多的领域，如建筑、农业等，为各行各业带来创新和发展激光切割技术的创新新型激光切割头更高效的切割工艺新型激光切割头具有更高的更高效的切割工艺能够减少切割速度、更高的精度和更切割时间和能量消耗，降低好的稳定性，能够满足不同切割成本，提高生产效率材料和不同厚度的切割需求智能化切割系统智能化切割系统能够自动识别材料类型和厚度，自动调整切割参数，优化切割路径，实现无人化切割新型激光切割头高速度高精度高稳定性新型激光切割头具有新型激光切割头具有新型激光切割头具有更高的切割速度，能更高的精度，能够减更好的稳定性，能够够提高生产效率，降少切割缺陷，提高产保证长时间稳定运行低生产成本品质量，减少设备故障更高效的切割工艺节能1降耗2提速3更高效的切割工艺能够减少切割时间和能量消耗，降低切割成本，提高生产效率例如，采用预热切割、多头切割等工艺，能够显著提高切割效率激光切割案例分析案例一汽车零部件某汽车零部件生产企业采用激光切割技术切割汽车零部件，与传统切割方法相比，切割速度提高了50%，切割精度提高了30%，生产效率显著提高钣金加工某钣金加工企业采用激光切割技术切割钣金，与传统切割方法相比，切割成本降低了20%，产品质量得到了明显提升医疗器械某医疗器械生产企业采用激光切割技术切割医疗器械，与传统切割方法相比，切割精度提高了50%，满足了医疗器械对高精度的要求案例分析案例二电子制造某电子制造企业采用激光切割技术2切割电子产品外壳，与传统切割方航空航天法相比，切割精度提高了35%，产某航空航天企业采用激光切割技术品外观更加美观1切割飞机机身，与传统切割方法相比，切割速度提高了40%，材料利新能源用率提高了15%，降低了生产成本某新能源企业采用激光切割技术切割太阳能电池板，与传统切割方法3相比，切割效率提高了45%，降低了生产成本案例分析案例三效率提升1成本降低2质量提高3某企业采用激光切割技术后，生产效率显著提高，生产成本明显降低，产品质量得到了有效保证激光切割技术为企业带来了显著的经济效益和社会效益激光切割的成本分析设备成本耗材成本人工成本激光切割机的购置成本较高，但其切激光切割机的耗材成本较低，主要包激光切割机自动化程度高，能够减少割速度快、精度高，能够提高生产效括辅助气体、喷嘴、聚焦镜片等合人工干预，降低人工成本智能化切率，降低生产成本理使用和维护能够降低耗材成本割系统能够实现无人化切割，进一步降低人工成本影响切割成本的因素材料类型材料厚度12不同材料的切割难度不同材料厚度越大，切割难度，切割成本也不同易切越大，切割成本越高切割的材料切割速度快，切割厚材料需要更高的激光割成本低；难切割的材料功率和更慢的切割速度切割速度慢，切割成本高切割精度3切割精度要求越高，切割难度越大，切割成本越高高精度切割需要更精细的控制和更慢的切割速度如何降低切割成本优化切割参数合理维护设备根据材料类型、厚度等参数合理维护设备，延长设备使优化切割参数，提高切割速用寿命，减少设备故障，降度和效率，降低切割成本低维修成本提高材料利用率优化切割路径，减少材料浪费，提高材料利用率，降低材料成本激光切割的环保性节能减排可回收激光切割机电光转换激光切割过程中产生激光切割后的废料可效率高，能够节省能的废气和粉尘较少，以回收利用，减少资源，降低能耗能够减少环境污染源浪费激光切割的优势总结环保1成本2效率3精度4多功能5激光切割技术具有精度高、速度快、多功能、成本低、环保等诸多优势，是现代制造业不可或缺的关键技术随着激光切割技术的不断发展，其应用领域将越来越广泛，为各行各业带来更大的创新和发展。