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1、鈑金件數(shù)控激光切割表面質(zhì)量的工藝參數(shù)優(yōu)化 摘要：本文基于激光切割理論，結(jié)合噴嘴結(jié)構(gòu)、氣流、輔助氣體、切割速度及功率等工藝參數(shù)，總結(jié)出最優(yōu)工藝參數(shù)?！ ￡P(guān)鍵詞：激光切割工藝參數(shù)優(yōu)化 一、引言 激光切割不僅是一種先進制造技術(shù)，而且是激光加工領(lǐng)域中的重要部分。激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是不需要模具，還可以替代傳統(tǒng)的沖切加工方法；不但能大大縮短鈑金件的生產(chǎn)周期，還能降低成本?！ ”竟菊强吹搅似渲械膬?yōu)點才引進了數(shù)控激光設(shè)備，但在后期的使用過程中遇到了些問題，打破了原有的生產(chǎn)節(jié)奏，影響了生產(chǎn)進度
2、。希望通過本次實驗可以找到優(yōu)化方法以保證切割合格率，降低公司成本，提高生產(chǎn)效率。 二、實驗方法 實驗所用的激光切割設(shè)備是德國通快公司的TruLaser3040機型，ToPs100編程軟件。該設(shè)備中內(nèi)置了一個符合EN60825-1的4級C02激光器。 分別以厚度為2mm、4mm、6mm、8mm的0cr18ni9材質(zhì)鋼板為實驗對象，結(jié)合噴嘴結(jié)構(gòu)、氣流、輔助氣體、切割速度、焦點位置及功率等工藝參數(shù)，在生產(chǎn)過程中收集實驗數(shù)據(jù)?！ 》謩e以厚度為2mm、4mm、6mm、8mm的q235-a材質(zhì)鋼板為實驗對象，
3、結(jié)合噴嘴結(jié)構(gòu)、氣流、輔助氣體、切割速度、焦點位置及功率等工藝參數(shù)，在生產(chǎn)過程中收集實驗數(shù)據(jù)?！ ?mm以下的異形薄板鈑金件，在生產(chǎn)過程中收集按不同路徑切割的工件實驗數(shù)據(jù)。 針對德國Trumpf公司的TruLaser3040機型在ToPs100編程軟件使用過程中進行創(chuàng)新，以提高板材利用率達到節(jié)約成本的目標(biāo)?！ ∪嶒灲Y(jié)果與分析 噴嘴結(jié)構(gòu)的合理選擇 噴嘴結(jié)構(gòu)主要根據(jù)工件板厚的情況進行調(diào)整。圖1是兩組工件斷面切割圖，從圖中可以看出，工件切割邊緣易形成毛刺狀熔渣。通過多次實驗我們得出： 切割厚度在4
4、mm以下的工件時選用焦距為5.0in的透鏡配合射口直徑為1.0mm的銅制噴嘴切割質(zhì)量較好；4mm以上的碳鋼或.不銹鋼工件時選用焦距為7.0in的透鏡配合射口直徑為2.1mm的?~制噴嘴切割質(zhì)量較好?！ ≥o助氣體氣流的合理選擇 在輔助氣體的選擇上主要依據(jù)工件的材質(zhì)，通過實驗發(fā)現(xiàn)：在切割材質(zhì)為Ocr18ni9的不銹鋼板時選用純度為99.99%5.0的氦氣切割質(zhì)量較好；在切割材質(zhì)為q235-a的碳鋼板時選用純度為99.95%3.5的氧氣切割質(zhì)量較好。 激光輸出功率和切割速度對切割質(zhì)量的影響 速度不但與激
5、光功率有關(guān)，還與切割速度有關(guān)。圖2分別是兩種工件表面的切割質(zhì)量。從圖中可以看出，激光切割速度過快或過慢都會形成熔渣影響切口效果。通過實驗發(fā)現(xiàn)： 在切割2mm及以下的薄板時選用激光功率2000W的工作模式，以6m/min的切割速度獲得的切割質(zhì)量較好。在切割厚度為2mm-6mm之間的工件時選用激光功率3200W的工作模式，以3m/min的切割速度獲得的切割質(zhì)量較好。在切割6mm以上的工件時選用激光功率3200W的工作模式，以1.5m/min的切割速度獲得的切割質(zhì)量較好?！ 〗裹c位置的合理選擇 將焦點調(diào)整
6、到剛處于噴嘴下，噴嘴與工件表面間距一般為1.5mm左右或位于板厚的1/3處可獲得較好的切割質(zhì)量?！ ∏懈盥窂綄η懈钯|(zhì)量的影響 激光切割在加工零件時，首先要在鋼板上形成熱熔點，然后激光束從熱熔點開始沿輪廓線移動。通過實驗發(fā)現(xiàn)，切割路徑的選擇上主要注意以下兩個方面： 當(dāng)工件輪廓為長方形時，如果大批量的切割同一個工件，在切割時需要把激光的引弧點放在先切較長邊的那端，這樣通過路徑優(yōu)化就不會造成相鄰的工件長邊切割變形的情況發(fā)生。如下圖所示，在切割這類工件時，應(yīng)該將穿刺點放在A點或B點，以保證切割的時候先切割A(yù)
7、B邊，然后再切割其他邊。如果先切割A(yù)D邊，就有可能在最后切割A(yù)B邊時，工件由于自重在工作臺上向一邊傾斜，使切割出的長邊有微微的弧狀變形。當(dāng)工件輪廓中含有銳角時，系統(tǒng)自動在銳角區(qū)圓滑過度，為了切割外形美觀應(yīng)將引弧點避開銳角區(qū)域。如下圖所示，應(yīng)將引弧點放在工件的直邊處或有較長直線段的區(qū)域，這種情況適合在對稱件的制作過程中，可以保證兩邊的切割外形和質(zhì)量一致，保證工件美觀。式。共邊切割不僅節(jié)省了材料，還某種程度上縮短了切割路徑，降低了輔助氣體的損耗，降低了生產(chǎn)成本?！ 】筛鶕?jù)工件形狀采取不同的切割和套料方式，再
8、就是對一些含有大孔的鈑金件，可以采用共邊切割方法達到提升利用率的效果，在一定程度上節(jié)約了板材。同時，兩個零件的共用邊只進行一次切割，還能降低切割過程中輔助氣體等耗材的消耗。如下圖所示，三個法蘭之間便采用了共邊切割的方 四、結(jié)論 通過實驗發(fā)現(xiàn)，在激光切割過程中要想保證切割質(zhì)量以下幾點至關(guān)重要： 首先要根據(jù)工件的材質(zhì)在激光器的噴嘴結(jié)構(gòu)、切削氣體、焦點位置參數(shù)的選取上嚴格按照實驗中的參數(shù)進行選擇?！ ∑浯吾槍Σ煌搴竦墓ぜ懈钯|(zhì)量受激光輸出
