激光切割技術在異型零件加工中的應用

楊望虎

摘 要：本文圍繞激光切割技術在異型零件加工中的應用進行討論，對激光切割技術的優點加以了解，明確存在于異型零件切割方面的缺陷問題，并針對這些問題探討具體的解決措施，希望可以有效提升激光切割技術的應用水平，使異型零件的加工質量得到保證。

關鍵詞：激光切割技術 異性零件加工 應用

中圖分類號：TG48 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）3（a）-0000-00

所謂激光切割技術，主要是通過聚焦鏡在材料表面聚焦CO2激光束使材料融化，同時對同軸與激光束的壓縮氣體加以應用，將融化以后的材料吹走，使激光束能夠和材料按照一定的軌跡進行相對運動，從而形成切縫。隨著科學技術的發展，激光技術得到了快速的發展，該項技術具有較高的切割精度、切割速度快、不受形狀影響且切縫不存在變形、沒有毛刺的特點，也正因如此，該項技術在機械加工領域得到了廣泛的應用。

1 激光切割技術的優點

（1）精度高：激光切割技術的定位精度為0.05mm，進行重復定位以后的精度能夠達到0.02mm。（2）激光束經過聚焦以后會形成一個很小的光點，而交點處的功率密度非常高，能夠很快將材料加熱至氣化程度，在蒸發以后形成孔洞，光束和材料呈線性進行相對的移動，可以形成連續的孔洞，從而形成很小的切縫，通常情況下，切口寬度為0.10-0.20mm[1]。（3）切割面較為光滑：切割以后的橫截面不存在毛刺，通常能夠將切口表面的粗糙程度控制在Ra12.5以內。（4）具有較快的速度：每分鐘的切割速度能夠達到10m，最大定位速度能夠達到70m/min，切割速度遠高于線切割。（5）切割質量好：可以實現無接觸切割，受熱對切邊的影響很小，未出現過工件受熱變形的問題，使材料在進行沖剪時沒有塌邊現象出現，通常切縫不需要進行二次交工。（6）材料的硬度不會對切割技術的使用造成影響：使用激光切割技術能夠完成不銹鋼、硬質合金、鋼板以及鋁合金板的加工，無論材料硬度怎樣，都能夠確保切割不出現變形問題。（7）能夠有效節約模具方面的投資：與其他類型零件加工不同，采用激光加工技術不需要適用模具，更不存在模具耗損以及模具修理問題，在加工期間能夠減少模具更換的時間，具有節約加工成費用的作用，實現了生產成本的有效控制，對較大的產品進行交工具有很大的優勢[2]。

2 異型零件加工的具體措施

結合異型材料的材質、參數以及幾何輪廓，對激光切割技術的加工工序以及工藝參數進行合理的選擇，選擇適當的加工方法有效消除零件的加工缺陷，使零件加工的質量得到保證。

2.1 間隔點法

板類零件如果長寬比較大，隨著工件厚度和比值的變化，零件則會出現變形，圖1為切割缺陷示意圖，對于這種缺陷，應該對板材的材質加以考慮，對切割方法進行選擇。

如果零件材質為碳鋼板，且后期還要進行涂漆或其他化學處理工藝，對切割的粗糙度方面要求不是很高，可以使用激光切割機本身自帶的微焊進行處理。在處理程序界面當中點擊相關的功能按鈕即可完成微焊點的創建。

如果零件材質屬于不銹鋼類，該類零件對外觀一般要求都比較高，若使用微焊進行切割的話，容易產生焊接融痕，而且這種融痕不易被消除，會對零件的外觀造成一定的影響，針對這種材質的零件，可以使用間隔點切割的方法進行切割，需要通過操作程序對間隔點進行創建。

當材料的厚度T值存在差異時，需要對其間距進行適當的調整，確保切割完成以后，兩個工件便于分割，且不會對切割面造成影響，經過試驗發現，在厚度值T≤1.5mm時，間距值 =1mm，在2mm≤T≤4mm時，則間距值 =0.5mm，間隔點的切割方法在對稱零件加工中較為適用，可以進行相應的推廣，如圖2。

2.2 過渡引線法

由于零件本身的尺寸比較小，所以切割速度相對較快，起點的溫度還沒有完全冷卻，就需要進行重復切割完成收弧處理，導致切割的起點和終點存在嚴重的燒傷問題，切割完成以后的輪廓無法達到標準尺寸，并且切割面的粗糙程度嚴重超標，經過試驗，采用過渡法，合并單個零件，一次性對多個工件進行切割，將切割的起點各終點向切割的廢料區引入，避免切割的起點和終點出現重合，從而有效避免工件切割出現燒融缺陷[4]。

2.3 三維切割法

冷彎異型鋼管具有強度高、重量輕的特點，該工件的使用能夠使焊接工藝以及變形裝配方面的問題變得更為簡單，能夠節省結構安裝所需的勞動力，實現制品的性能提升，所以該工件的應用也十分廣泛，但由于該異型鋼管的品種比較多，形狀較為復雜，呈三維空間幾何形，成品長度存在很大的差別，導致該工件在設計以及加工方面都存在著很大的困難。經過對相關軟件的設計平臺以及PEPS Penta cut三維激光切割技術的長期研究，發現制作切割夾具的定位板能夠有效提高工件定位切割的效率和質量，而切割的主要思路是將傳統空間曲面形式的三維工件切割變為較為簡單的二維切割，這樣可以有效減少精細加工的工作量，從而縮短制造工裝夾具的時間，使切割的精度更容易被滿足，而且使用三維切割法，進行二維板材下料，與三維工件加工相比，加工更為簡單和快速，能夠使安裝支架以及夾具的制作時間以及制作成本得到有效的控制。

3 結語

綜上所述，激光切割技術在零件加工方面具有很多的優勢，包括精度高、切縫小、速度快、節省材料、切割質量良好、不受材料因素影響、節約成本投入、有利于新產品生產等內容，但在使用激光切割技術進行異型零件加工時仍然存在一些缺陷問題，究其原因主要是由于對激光切割技術的使用缺乏合理性，在加工異型零件時，一定要對零件以及激光切割技術的特點加以掌握，明確零件的物理性質、形狀、材質、加工要求等，對切割的方法進行合理的選擇，避免切割技術使用不當，導致零件出現燒傷、變形、融痕或過于粗糙的問題，對異型零件的加工質量造成影響。

參考文獻

[1] 張民業.激光切割技術在異型零件加工中的應用[J].CAD/CAM與制造業信息化，2013，6（6）：89-90.

[2] 滕杰，王斌修.激光切割過程中常見問題的分析及解決措施[J].電加工與模具，2012，4（4）：60-61.

[3] 張青鋒.激光切割路徑優化方法研究及應用[D].華中科技大學，2014.

[4] 曹彪，張海鷗，王桂蘭等.激光精細切割制造金屬零件技術的研究[J].新技術新工藝，2012，5（9）：40-41.