Istnieją dwa rodzaje technologii cięcia laserowego: pierwszy to laser impulsowy do materiałów metalowych, a drugi to laser ciągły do materiałów niemetalowych. Ta ostatnia jest ważnym obszarem zastosowań technologii cięcia laserowego.
Kilka kluczowych technologii cięcia laserowego to zintegrowana technologia światła, maszyny i elektryczności. W maszynie do cięcia laserowego parametry wiązki laserowej, wydajność i dokładność maszyny oraz system sterowania numerycznego mają bezpośredni wpływ na wydajność i jakość cięcia laserowego. Zwłaszcza w przypadku części o wysokiej dokładności cięcia lub dużej grubości należy opanować i rozwiązać następujące kluczowe technologie:
Technologia kontroli pozycji ostrości
Jedną z zalet cięcia laserowego jest wysoka gęstość energii wiązki, zazwyczaj 10W/cm2. Ponieważ gęstość energii jest odwrotnie proporcjonalna do obszaru, średnica ogniska jest tak mała, jak to możliwe, aby wytworzyć wąską szczelinę; jednocześnie średnica ogniska jest również proporcjonalna do głębokości ogniskowej obiektywu. Im mniejsza głębokość ogniskowej soczewki ogniskującej, tym mniejsza średnica ogniska. Jednak podczas cięcia pojawiają się rozpryski, a soczewka znajduje się zbyt blisko przedmiotu obrabianego, aby ją uszkodzić. Dlatego ogniskowa 5"~7,5" (127 ~ 190 mm) jest szeroko stosowany w ogólnych zastosowaniach przemysłowych do cięcia laserowego CO2 o dużej mocy. Rzeczywista średnica ogniska wynosi od 0,1 do 0,4 mm. W przypadku cięcia wysokiej jakości efektywna głębokość ogniskowania jest również związana ze średnicą soczewki i ciętym materiałem. Na przykład cięcie stali węglowej za pomocą 5" obiektyw, głębokość ogniskowej mieści się w zakresie +2% ogniskowej, czyli około 5mm. Dlatego bardzo ważne jest kontrolowanie położenia ogniska względem powierzchni ciętego materiału. Biorąc pod uwagę takie czynniki, jak jakość cięcia i prędkość cięcia, zasada brzmi: górny materiał metalowy o grubości 6 mm, nacisk kładziony jest na powierzchnię; stal węglowa 6 mm, skupienie znajduje się nad powierzchnią; stal nierdzewna 6 mm, skupienie znajduje się pod powierzchnią. Konkretne wymiary są określane eksperymentalnie.
Istnieją trzy proste sposoby określenia położenia ogniska w produkcji przemysłowej:
(1) Metoda drukowania: głowica tnąca jest przesuwana od góry do dołu, a wiązka lasera jest drukowana na plastikowej płycie, a ogniskiem jest punkt o najmniejszej średnicy drukowania.
(2) Metoda nachylonej płytki: Użyj plastikowej płytki umieszczonej ukośnie do osi pionowej, aby pociągnąć ją poziomo, aby znaleźć najmniejszy punkt wiązki laserowej jako ognisko.
(3) Metoda niebieskiej iskry: wyjmij dyszę, przedmuchaj powietrze, uderz w laser impulsowy na płycie ze stali nierdzewnej, przesuń głowicę tnącą od góry do dołu, aż skupi się największa niebieska iskra.
W przypadku maszyny do cięcia lecącej ścieżki światła, ze względu na kąt rozbieżności wiązki, długość drogi optycznej bliższego i dalszego końca cięcia jest różna, a rozmiar wiązki przed ogniskowaniem jest inny. Im większa średnica wiązki padającej, tym mniejsza średnica ogniska. Aby zredukować zmianę wielkości ogniska spowodowaną zmianą wielkości wiązki przed ogniskowaniem, producenci systemów cięcia laserowego w kraju i za granicą dostarczają użytkownikom specjalne urządzenia do wyboru:
(1) Światłowód równoległy. Jest to powszechnie stosowana metoda, która polega na dodaniu kolimatora do końcówki wyjściowej lasera CO2 w celu rozszerzenia wiązki. Po rozszerzeniu wiązki średnica wiązki staje się większa, a kąt rozbieżności maleje, tak że proksymalny i dystalny koniec zakresu cięcia. Rozmiar wiązki przed ogniskowaniem jest prawie taki sam.
(2) Dodaj niezależną dolną oś ruchomej soczewki do głowicy tnącej, która jest dwiema niezależnymi częściami od osi Z, która kontroluje odległość między dyszą a powierzchnią materiału (odstaw). Gdy stół obrabiarki porusza się lub porusza się oś optyczna, wiązka przemieszcza się jednocześnie od bliższego końca do dalszej osi F, dzięki czemu średnica plamki wiązki pozostaje taka sama w całym obszarze obróbki po zogniskowaniu wiązki. Jak pokazano na rysunku 2.
(3) Kontroluj ciśnienie wody w soczewce skupiającej (zwykle metalowy, odblaskowy system ogniskowania). Jeśli rozmiar wiązki przed ogniskowaniem zmniejsza się, a średnica ogniska staje się większa, ciśnienie wody jest automatycznie kontrolowane w celu zmiany krzywizny ogniska, aby zmniejszyć średnicę ogniska.
(4) Dodaj system ścieżki optycznej kompensacji kierunku xiy na latającej maszynie do cięcia ścieżki optycznej. To znaczy, gdy droga optyczna na dalszym końcu cięcia jest zwiększona, droga optyczna kompensacji jest skrócona; przeciwnie, gdy ścieżka optyczna na bliższym końcu cięcia jest zmniejszona, kompensacyjna ścieżka optyczna jest zwiększana, aby utrzymać stałą długość ścieżki optycznej.
