摘要：现代工业机械企业生产中，对数控切割机械性能的要求越来越高，激光切割机其具有切割速度快、切割面光洁等优点，在机械零件加工中应用越来越广泛。本文对影响数控激光切割机切割质量的因素展开了分析，仅供参考。
关键词：数控；激光切割机；质量；影响因素
一、引言
为满足当代工程机械企业批量生产过程中不规则板料的大量需求，而激光切割机在切割30mm 以下不规则板料时所具有的一些特点如：切割速度快、切割面光洁等，被广泛应用于各大型工程制造企业中，影响激光切割质量的因素很多，包括切割工作气体类型与纯度、切割参数、排版的工艺合理性、操作人员的综合技术能力及对设备的了解程度等多方面，本文从切割程序设置、排版、切割速度、激光输出功率和辅助气体等方面，谈一些需特别注意发生的技术问题：
二、数控激光切割的特点
所谓激光切割指的是运用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面，实现材料的整体熔化或气化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，这样就能够将材料切割成既定形状的裂缝，完成材料切割。
随着现代工业的发展，对于产品加工中切割技术水平的要求越来越高。相比于传统的切割方式，激光切割方式具有切割速度快、精度高、割缝小以及切割范围广等优点，因此，在现代机械加工中得到了非常广泛的运用。
三、数控激光切割机质量影响因素
1.在数控激光切割机运行过程中，原材料的状态会对激光切割的质量产生重要影响。材料表明的形态会影响其对激光束的吸收，特备是材料表明的粗糙度以及氧化层，会对激光束的吸收率产生很大影响。另外，如果材料表明发生锈蚀或者油污层较厚，那么不但会影响激光切割的速度，同时还可能引发切割过程中出现爆孔或者切断不彻底，导致断面粗糙或者积瘤过于严重。所以，在使用激光切割原材料的过程中，不但要保证材料表明无锈蚀和油污，同时还应该遵守各规格零件应按照先大后小排料原则，按照板材形状结合材料利用率合理排料；
2.加工环境温度也会对激光切割机的切割质量产生影响，特别是在夏季炎热季节，对于激光切割机整个床身裸露在外环境中没有进行密闭的设备，水冷机组只有在18～21摄氏度的温度下才能够正常工作，夏季车间温度高达32～33℃，水冷机组的温度很难下降，这就会使得激光切割机切割出现能量较低，光束较少的现象。
3.在排版过程中，20mm 厚度以内板材间距应保持10mm，但在若干（两个或更多）窄长尺寸料（长度超过3 米）排料中长边间距应酌情处理。
4.两零件共边切割功能在一定程度上可提高材料利用率并可减小切割空程，因此在板料加工时，应尽量选用共边切割。
5.在排版过程中应尽量根据所要排版零件形状、大小，选择合适规格板材，在以节约材料为基础的情况下进行排料。
6.还应该注意激光切割机工作台上的齿板间距，一般情况下小于齿板间距的零件在排版过程中摆放应与齿板方向垂直以免切割完成后掉到工作台下方，不利于捡料，对于长宽都小于齿板间距的零件，应采用微连接加工。
7.毛刺与挂渣问题，在激光切割过程中，设备切割速度过快或者切割速度过慢，都是引起零件切割周边产生毛刺或者挂渣的主要原因；其次，由于激光设备割嘴的烧损和老化，都有可能在零件的周边产生毛刺与挂渣。
8.激光切割零件出现误差的主要原因如下：
1）原材料热变形。
2）设备导轨的直线度和平行度误差。
3）原材料支撑面与设备导轨的平行度误差。
4）割嘴与原材料表面的垂直度误差。
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5）人的因素。零件对角线超差是激光切割中比较常见的一种切割下料缺陷，这种缺陷产生的原因主要是设备自身的传动行走机构原因造成的，设备行走机构由于运行时间较长，传动部件磨损，侧面齿轮出现偏移、松动或者是安装过程中的间隙不合理造成的。
9.激光排版过程中默认切割方向为顺时针，这时排版应根据有利于零件不变形的原则合理选择排序与穿孔点位置，并且尽可能保证激光设备切割空程最小以提高效率。同时应严格按照既定要求排版，同时要注意穿孔点位置和零件切割顺序，避免零件变形。
10.切割引入线应尽量放在零件的角点和焊接面，保证零件的外观质量。
11.由于现有软件在穿孔方面有一定缺陷，所以当排版完成后一定要注意检查穿孔点，以防一些不规则零件穿孔在零件内部或达不到图形所要求工艺。
12.在零件排序过程中，应按照从大到小、从外到内、从前到后的原则。最大程度减小空程距离以提高工作效率。
13.零件的折弯和焊件的拼接要和切割工艺有机结合起来，零件相邻两边折弯时，要留折弯圆角，焊件采用榫接的方式进行拼接时，切割零件要留定位孔和定位销，激光切割在操作之中虽然有大量优点，但在使用中也需经常考虑上述所提到的一些问题，在操作过程中才能够游刃有余，提高生产效率，提高钢材利用率和降低工人工作强度。但是激光切割机也存在一些不足之处：切割时弧光强、噪音大、产生的有害气体及烟尘多，对工作环境有一定的污染。同样，环境温度、切割气体流量、切割速度都影响零件质量，掌握不好这些，切割的质量也会不理想，不如火焰切割简单成本低。一般来说，对于薄板切割，零件切口表面质量优于火馅切割，且毛刺挂渣较少，但是随着时间的推移，科技的进步，上述缺点也在被工程技术人员逐步解决。
14.切割速度
当激光功率和辅助气体压力一定时，切割速度与切缝宽度保持一种非线性反比关系。当切割速度提高时，切缝宽度减小；当切割速度降低时，切缝宽度反而将会增大。切割速度与切割断面表面粗糙度呈现一种抛物线关系，随着切割速度降低，断面表面粗糙度增加，随着切割速度的增加，表面粗糙度有所改善，当达到一个最佳切割速度时，此时的切割断面表面粗糙度最小。当切割速度增加到一定值后就出现无法切透板材现象。
15.激光输出功率
激光功率大小对切割厚度、切割速度、切缝宽度和切割质量都有很大的影响。一般说来，激光功率越大，所能切割的板厚越厚，切割速度也能够提高。在一定板厚和切割速度下，有一个最佳的激光功率范围，在这个范围内切割面的粗糙度最小，偏离最佳功率范围粗糙度就会增加。进一步增加或者减小功率，就会产生过烧或者挂渣缺陷。
16.切割辅助气体对切割质量的影响
切割辅助气体包括氧气、氮气和压缩空气三种。氧气主要用于切割低碳钢板材，氧气纯度越高，切割面越光亮，氧气中含有水分，杂质的话，严重影响切割表面粗糙度。厚板切割时要想取得很好的切割质量建议采用纯度在99.999%以上的氧气，碳钢板材越厚所使用的氧气压力越高；氮气主要用于不锈钢和铝合金材料的切割，板材厚度越厚采用的氮气压力越高，纯度较低的氮气会导致切割面发黄，光亮度降低；压缩空气主要用来对3mm以下的薄板进行切割，对于中厚板材很难实现良好的切割。
三、结语
以上情况对激光程序设置、排版、切割速度、激光输出功率和辅助气体等一些技术问题进行了一定的探讨，由于作者理论和实践经验有限，对激光切割机在使用过程中伴随的技术问题还有分析不足之处，存在一些错误在所难免，希望各位读者和同行多提宝贵意见。
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论文作者:张礼峰,周庆,万灿
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
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