百超激光切割機理論操作培訓(xùn)

切割理論培訓(xùn)

Jan2010培訓(xùn)人：王春偉激光切割基本原理Lens輔助氣體:O2/N2/AirI噴出溶料切割速度焦點位置激光功率密度氣壓切割質(zhì)量Mai20032009Bystronic切割方式(1)激光熔蝕切割切割過程中,入射的激光功率密度達到一定后,材料內(nèi)部開始蒸發(fā),形成空洞,進而吸收光束能量,然后高壓輔助氣體將孔洞周圍熔蝕材料帶走,形成切縫,切割輔助氣體不與金屬反應(yīng)。我們使用氮氣做輔助氣體。切割過程是激光束、切割輔助氣體和工件三者間的相互作用過程,即激光作用在材料表面,高溫使材料加熱熔化,然后利用輔助氣體將熾熱材料燃燒或吹走形成切縫。Mai20032009Bystronic切割方式(2)激光氧化切割即使用氧氣作為切割輔助氣體。由于氧氣會與已經(jīng)熾熱的金屬發(fā)生反應(yīng),釋放出大量的熱,進一步加熱材料。功率25%-80%最大功率，氣壓0.5Bar-5Bar，焦點接近在上表面。Mai20032009Bystronic切割方式(3)等離子切割是激光熔蝕切割的一種。主要用于切割不銹鋼。通常使用最大功率，氮氣切割，主要用于不銹鋼厚板（大于15mm）的切割，切割時可以看到藍色的光，表面粗糙，CutControl必須關(guān)閉。Mai20032009BystronicBysoft應(yīng)用設(shè)置數(shù)據(jù)庫用戶的步驟Setanewuserofdatabase:ByDBA-----usermanagement-----New-----setuserandpasswordBybase使用步驟Bypart(Flatpart)1.New2.element3.contour(Green)4.F5F65.TechnologyMai20032009BystronicBysoft應(yīng)用切割模式的選擇CWCutting正常切割Marco1Holediameter=(1to2times)×thinknessPulsCuttingHolediameter=(0.5to1times)×thinknessEngravingTechassistOffMicrojoints設(shè)置最小長度和寬度CenterPunchmarks當(dāng)Holediameter小于機器可切割的直徑具體參照TAR-Editor的RUX文件。DXFImport1.opennew2.LoadDXFfile3.selectlayer,linetypeetc4.<M>selectclass5.enter(ifcomplete)6.<e>forexitMai20032009BystronicTAR-Editor應(yīng)用Byjin4020AluN2Thicknessuptoandincluding11.52345681012Lead-in/Lead-out

Rules

Lead-in1uptoandincludingholediameter0000000000Piercingcut,opencontoursPulsedPulsedPulsedPulsedNormalNormalNormalPulsedPulsedPulsedSettings,lead-in1

TypePerpend.straightlinePerpend.straightlinePerpend.straightlinePerpend.straightlineStraightlinewitharcStraightlinewitharcStraightlinewitharcPerpend.straightlinePerpend.straightlinePerpend.straightlineLength5555666101012Radius00001.51.51.5000OperatingmodeFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementProcessmacro2Processmacro2Processmacro2PiercingPulsedPulsedPulsedPulsedNormalNormalNormalPulsedPulsedPulsedSettings,standardlead-in

TypePerpend.straightlinePerpend.straightlinePerpend.straightlinePerpend.straightlineStraightlinewitharcStraightlinewitharcStraightlinewitharcPerpend.straightlinePerpend.straightlinePerpend.straightlineLength5555666101012Radius00001.51.51.5000OperatingmodeFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementFollow-onelementProcessmacro2Processmacro2Processmacro2PiercingPulsedPulsedPulsedPulsedNormalNormalNormalPulsedPulsedPulsedSettings,lead-out

TypeDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourDirectlyonthecontourLength0000000000Radius0000000000Cutting

Rules

Engraveuptoandincludingholediameter0.40.70.91.41.92.42.93.94.95.9Pulseduptoandincludingholediameter0000000000Processmacro1uptoandincludingholediameter20202020202020202020Processmacro2uptoandincludingholediameter0000000000Processmacro3uptoandincludingholediameter0000000000Processmacro4uptoandincludingholediameter0000000000Processmacro5uptoandincludingholediameter0000000000Settings,cutting

ToolcorrectionNormalNormalNormalNormalNormalNormalNormalNormalNormalNormalOperatingmodeforopencontoursCuttingCuttingCuttingCuttingCuttingCuttingCuttingCuttingCuttingCuttingCornermode

TypeFilletFilletFilletFilletFilletFilletFilletFilletFilletFilletRadius/Length0.80.80.80.811.51.522.53Mai20032009BystronicParameterEditor應(yīng)用ParameterEditor軟件演示導(dǎo)出結(jié)果：Mai20032009Bystronic使用的噴嘴（Nozzle）HeadNozzleMat.GasNozzleMat.GasNozzleMat.GasNozzleMat.Gas7.5"NK3017St_25O2

NK2515St_20O2

HK30In_20N2

NK1715St_15O2

HK30In_15N2

NK1515St_12O2

HK30In_12N2NK3020Alu_12N2NK1215St_10O2

HK30In_10N2NK3020Alu_10N2NK1215St_8O2

HK25In_8N2NK2520Alu_8N2NK1215St_6O2

HK25In_6N2NK2520Alu_6N2NK1215St_5O2HK25St_5N2HK20In_5N2NK2520Alu_5N2NK1215St_4O2HK20St_4N2

NK2520Alu_4N25"

HK20In_4N2

HK10St_3O2HK17St_3N2HK17In_3N2HK17Alu_3N2HK10St_2.5O2HK17St_2.5N2HK17In_2.5N2HK15Alu_2.5N2HK10St_2O2HK15St_2N2HK15In_2N2HK15Alu_2N2HK10St_1.5O2HK15St_1.5N2HK15In_1.5N2HK15Alu_1.5N2HK10St_1O2HK15St_1N2HK15In_1N2HK15Alu_1N2Mai20032009Bystronic使用的噴嘴（Nozzle）在噴嘴的使用上要注意以下兩個問題:噴嘴型號因為噴嘴口大小會影響出口壓力分布,影響切割速度。噴嘴直徑過大,噴氣流對切割區(qū)的強烈冷卻作用使熱影響區(qū)變窄;噴嘴直徑過小,會阻礙熔渣的順利排出。噴嘴距離噴嘴距離太小,對透鏡會產(chǎn)生強烈的返回壓力,減弱了對濺散切割產(chǎn)物的驅(qū)散能力;距離過大又會造成不必要的動能損失,都不利于切割。如果切割噴嘴選用不當(dāng)或維護不善造成污染或損傷,或者噴嘴口不圓或堵塞,會形成噴氣渦流,導(dǎo)致切割質(zhì)量明顯下降。有時噴嘴中心不對中，光束就會剪切邊緣，有切割毛刺。有不少操作者貪圖一時便利，每次并沒有按照規(guī)范進行對中，往往等切割質(zhì)量出現(xiàn)問題才檢查噴嘴,這時可能噴嘴已經(jīng)燒壞了。切割圓形輪廓,出來是橢圓,而且有毛刺,就懷疑是否設(shè)備有故障,而事實上是操作人員并沒有對好噴嘴中心,激光束都打在噴嘴壁上了。若僅在切縫一側(cè)有長的不規(guī)則的毛刺,應(yīng)首先檢查噴嘴中心,但是注意焦點位置過高也有可能出現(xiàn)該現(xiàn)象。Mai20032009BystronicByposMai20032009BystronicByposMai20032009BystronicByposMai20032009BystronicCutControl功能1.監(jiān)控氮氣切割過程2.尋邊檢測3.CPP(脈沖控制穿孔)Mai20032009BystronicCutControl監(jiān)控氮氣切割的校準(zhǔn)值確定：1.加載LCC文件，如下圖。使用3mm不銹鋼進行直線切割。2.將操作頁面更換到SetupValue，開始切割，在直線切割速度穩(wěn)定時，將Calibrationduringcut激活，記錄下calibrationthreshold的顯示值。3.測試5次，計算平均值，填寫到參數(shù)中的calibrationthreshold里。4.速度設(shè)置為12000mm/min，切割星形，這時不能切透，cutcontrol起作用，自動重新切割，看是否在設(shè)置的次數(shù)內(nèi)，切割停止。檢驗完成。Mai20032009BystronicCutControlMai20032009Bystronic重要的參數(shù)：焦點位置FocalPosition(mm)：

焦點位置在調(diào)整好的參數(shù)中可以有一定的Tolerance，比如1.5—2.5都可以切出比較好的效果，這取決于其他參數(shù)的配合，但這個參數(shù)對切割效果影響最大也最直接。一旦超出范圍，直接就會發(fā)現(xiàn)板料的下表面效果不好。焦點位置由于激光功率對切割速度影響很大,激光束光斑大小與透鏡的焦長有關(guān)。5”切割鏡片的光斑要比7”的小,聚焦后的功率密度高,但相反調(diào)節(jié)余量小,一般適用于切薄板,切割厚板應(yīng)采用焦長長的透鏡較合適。當(dāng)焦點處于最佳位置時,切縫小,切割速度最佳。實際切割過程中,由于透鏡因冷卻不好會受熱變形,焦點變化,這是需要及時調(diào)整。Mai20032009Bystronic重要的參數(shù)：切割氣壓GasPressure(Bar)：輔助切割，吹掉溶料。對于O2，增大氣壓會使O2量增多，幫助Beam增加在板材表面的功率，反之減少，氧氣會使材料表面氧化，釋放出更多的能量，所以一般氣壓比較?。?.5—5Bar），且焦點位置比較靠近材料的上表面；對于N2，更多的是為了冷卻切口，所以一般氣壓比較大（6—17Bar），且焦點位置比較靠近材料的上表面，氮氣切割需要消耗高的能量達到板料的熔點。Mai20032009Bystronic重要的參數(shù)：切割氣壓輔助氣體壓力當(dāng)高速切割薄板時,需要較高的氣體壓力,防止切口背面粘渣;當(dāng)切割厚板或切割速度較慢時,應(yīng)適當(dāng)降低氣壓;對于切割非金屬材料,為防止切面霜化,最好調(diào)低氣壓。此外,氧氣純度對于切割質(zhì)量的影響很大,如果氧氣純度每降低2%,切割速度就要降低50%,而且切面質(zhì)量差。所以要保證輔助氣體的純度,此外還要注意氣體管道的清潔,由于氣體或管道內(nèi)的雜質(zhì),在長時間的使用后會堵塞氣體減壓閥,使切割氣體壓力不穩(wěn)定,必然會造成加工質(zhì)量下降。如果切割氣體壓力過低,也會出現(xiàn)切面上有坑洼。根據(jù)經(jīng)驗,在氧氣切割碳鋼版時,如果需要提高切縫的光潔平整度,一般可以在原標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)基礎(chǔ)上,略微降低切割速度,激光功率和氣體壓力,通常都會收到不錯的效果。Mai20032009Bystronic重要的參數(shù)：功率Power(W)：功率過小，不容易切割透過板材；功率過大，會使板材溫度過高，連續(xù)切割容易造成不良。同樣切割小孔時，一定面積內(nèi)的能量容易過多，所以這個參數(shù)的選擇，一般稍小一些。但是對于一些材料，比如Al，必須高的能量才能切出比較好的效果。連續(xù)切割時,功率大小和模式好壞都會直接影響加工質(zhì)量。有人認為對于大功率激光器,采用100%功率切割就能取得最高速度,其實不對。在實際應(yīng)用中,隨著激光功率的增加,模式會隨著有所改變,在焦點處未必獲得最高的功率密度,也就是說切割質(zhì)量未必最佳。事實上,隨著激光器使用時間的增加,光學(xué)元件如偏振鏡的損耗,激光氣體純度和混合比的差異等因素,都會改變激光的輸出模式。Mai20032009Bystronic重要的參數(shù)：速度Speed(mm/min)：速度較低時，容易切割出比較好的效果。在功率一定的情況下，速度變慢，切割單位長度的時間變長，根據(jù)W=P*T，增加了在板材表面的功率，反之減少。切割速度對于特定的激光功率密度和材料,切割速度一般與功率密度成正比。功率密度不但與輸出功率有關(guān),而且與光束質(zhì)量特別是激光模式有關(guān)。建議在滿足產(chǎn)品質(zhì)量前提下,應(yīng)盡可能地提高切割速度,提高效率,如果速度偏慢,可以切下工件,但排出的熱融材料會燒蝕切面使切面粗糙。實踐證明,在切割不銹鋼材料時,只要激光功率達到,增加切割速度,其切縫會更細膩光亮。切割紋理滯后于切割方向,說明切割速度過高,同時也有可能因為焦點位置過高、功率不夠或輔助切割氣體壓力不夠所致。Mai20032009Bystronic重要的參數(shù)：噴嘴清潔高度

5"7.5"7.5"(12-25mm)SteelO21mm0.7mm1mmSteelN22mm-InoxN20.7mmAluN22mmNozzleClearanceDistance(mm)：當(dāng)調(diào)整以上參數(shù)不能獲得明顯的效果時，可以調(diào)整這個參數(shù)值，它的影響比較多，可能要重新調(diào)整以上4個參數(shù)。最小值為0.4mm，通常為0.6—2mm。過低的話會使切割灰塵容易進入切割頭造成損壞。噴嘴距離太小,對透鏡會產(chǎn)生強烈的返回壓力,減弱了對濺散切割產(chǎn)物的驅(qū)散能力;距離過大又會造成不必要的動能損失,都不利于切割Bystronic切割機安裝有電容式感應(yīng)裝置,可以自動調(diào)節(jié)噴嘴切割距離,但前提是選用了正確的切割參數(shù)。下表作為參考：Mai20032009Bystronic重要的參數(shù)：調(diào)制、加速、減速因子說明：Vs最大=5000mm/minM=50%=Vs2500P=100%CWa=減速開始b=調(diào)制開始c=直到Vs=0的減速距離d=轉(zhuǎn)角停留時間(20ms)e=調(diào)制區(qū)域f=切割半徑的時間1

Vs0=調(diào)制啟動2/4

Vs>2500=無調(diào)制3

Vs<2500=調(diào)制啟動提問：為什么2和4位置不進行調(diào)制Mai20032009Bystronic重要的參數(shù)：調(diào)制、加速、減速因子Vorschub最大徑向加速度[mm/min]

0.20.30.550.81.11.41.82.22.73.23.74.34.955.66.47.1半徑

10001.370.770.490.340.250.190.150.120.100.090.070.060.050.050.040.0420005.493.091.981.371.010.770.610.490.410.340.290.250.220.190.170.15300012.356.944.443.092.271.741.371.110.920.770.660.570.490.430.380.34400021.9512.357.905.494.033.092.441.981.631.371.171.010.880.770.680.61500034.2919.2912.358.576.304.823.813.092.552.141.831.571.371.211.070.95600049.3827.7817.7812.359.076.945.494.443.673.092.632.271.981.741.541.37700067.2237.8124.2016.8012.359.457.476.055.004.203.583.092.692.362.091.87800087.7949.3831.6021.9516.1212.359.757.906.535.494.684.033.513.092.732.449000111.162.5040.0027.7820.4115.6312.3510.008.266.945.925.104.443.913.463.0910000137.277.1649.3834.2925.2019.2915.2412.3510.208.577.316.305.494.824.273.8111000166.093.3659.7541.5030.4923.3418.4414.9412.3510.378.847.626.645.845.174.6112000197.5111.171.1149.3836.2827.7821.9517.7814.6912.3510.529.077.906.946.155.4915000308.6173.6111.177.1656.6943.4034.2927.7822.9619.2916.4414.1712.3510.859.618.5720000548.7308.6197.5137.2100.877.1660.9749.3840.8134.2929.2225.221.9519.2917.0915.2425000857.3482.3308.6214.3157.5120.695.2677.1663.7753.5845.6639.3734.2930.1426.7023.81Mai20032009Bystronic重要的參數(shù)：調(diào)制、加速、減速因子加速因子(m/s2)此參數(shù)用于指定切割時的加速度。加工方向發(fā)生改變后，加速因子會影響輪廓精度。增大此因子會縮短加速距離，降低此因子會增大加速距離。減速因子(m/s2)此參數(shù)等同于加速因子。它定義了減速距離。增大此因子會縮短減速距離，降低此因子會增大減速距離。在調(diào)整的時候，應(yīng)該根據(jù)樣件的現(xiàn)象來綜合調(diào)整這3個參數(shù)。Mai20032009Bystronic需要創(chuàng)建的切割參數(shù)創(chuàng)建切割參數(shù)時，在原有的使用Bylaser4400的參數(shù)的基礎(chǔ)上，使用Default參數(shù)進行切割，觀察結(jié)果，作為基礎(chǔ)，在這個基礎(chǔ)上更改參數(shù)進行測試，每次只更改一個參數(shù)并明確標(biāo)記，與基礎(chǔ)樣件進行比較。每一種材質(zhì)每一種厚度都要對每個參數(shù)進行測試。需要創(chuàng)建的參數(shù)如下表：Mai20032009Bystronic創(chuàng)建CW切割參數(shù)步驟1.將FeedRate（Speed）上調(diào)10%2.用Default參數(shù)的FocalPosition開始切割，每次變更+0.5mm直到切割出不能接受的樣件，再每次變更-0.5mm直到切割出不能接受的樣件，看Tolerance。比如，2、3、4、5、6，其中2和6切割效果不好，那么就說明，在當(dāng)前GasPressure和Power下Tolerance是2mm。3.將Default參數(shù)的GasPressure，每次變更+1Bar，使用上述FocalPosition，直到切割出不能接受的樣件，再每次變更-1Bar，使用上述FocalPosition，直到切割出不能接受的樣件。4.每次變更+10%Power，使用上述FocalPosition和GasPressure，直到切割出不能接受的樣件，再每次變更-10%Power，使用上述FocalPosition和GasPressure，直到切割出不能接受的樣件。5.這樣我們得到三組數(shù)據(jù)，看每一組的FocalPosition的Tolerance。取最大的一組作為基礎(chǔ)。6.再將NozzleClearanceDistance的數(shù)值+/-0.2，確認是否可以在Tolerance內(nèi)。7.將FeedRate（Speed）恢復(fù)。8.重新檢查并對FocalPosition取中值。Mai20032009Bystronic創(chuàng)建CW切割參數(shù)步驟Mai20032009Bystronic創(chuàng)建CW切割參數(shù)步驟以上是這個步驟，但操作實際中，很可能第一步就進行不下去，因為可能只能在一個FocalPosition切出可以接受的樣件，更改數(shù)值就切不出，這說明要同時調(diào)整幾個參數(shù)，要反復(fù)重復(fù)上面的步驟來獲得最大的Tolerance。當(dāng)中間某個過程進行不下去，也意味著要同時調(diào)整幾個參數(shù)，再反復(fù)重復(fù)上面的步驟來獲得最大的Tolerance。實際上，當(dāng)已經(jīng)獲得較大的Tolerance，比如2mm，這時可以直接去切上下限數(shù)值，這樣直接判斷Tolerance小，可以節(jié)省一些材料。Mai20032009BystronicCW切割參數(shù)的檢查MaterialThicknessGas1.03321mmN2ParameterFocalPosition(mm)GasPressure(Bar)Power(W)Speed(mm/min)NozzleClearanceDistance(mm)Default215260040000.7Tolerance-1+1-2Bar+2Bar-10%+10%-10%+10%-0.2mm+0.2mmValue13131723002900360044000.50.9Good/Bad

基本方法：將每個參數(shù)依次增加/減少一定公差值，檢查是否可以切出合格樣件。例如：Mai20032009Bystronic切割參數(shù)的檢查CuttingHeadLaserpowerGaspressureO2GaspressureN25"±200W±0.2-0.3Bar±1-2Bar7.5"±400W±0.1-0.05Bar對于不同切割頭和氣體，具體如下表來改變數(shù)值：Mai20032009Bystronic影響因素及問題查找方向1.切割頭的選擇及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原因。如cutcontrol電路板、lens松動等等。2.切割頭0點、lens是否干凈3.噴嘴的選擇及居中。如表現(xiàn)為切割時某邊（方向）或