数控激光切割机编程与加工工艺毕业综合实践报告

1、广东职业技术学院毕业综合实践报告题 目： 数控激光切割机编程与加工工艺 类 型： 研 究 类 专 业： 数 控 技 术 班 级： 数 控 学生姓名： 杨 学 号： 107 指导教师： 黎 完成时间： 2013年5月18日 目录摘 要1一、引 言21.1数控激光切割机的发展及其现状的概述21.2数控激光切割机的发展趋势31.3数控激光切割机的特点4二、数控激光切割机切割的材料与板材工艺52.1切割的材料52.2切割的板材工艺5三、数控激光编程及排料的规范63.1正确选用板材63.2正确选用切割工艺参数：73.3切割起始点的位置：73.4强制切割顺序：93.5其它事项10四、各行业对数控激光切割机床的要求12五、结束语13参考文献13摘 要本文主要研究数控激光切割机。数控激光切割机是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。数控激光切割机是钣金零件加工方面可大幅提高劳动生产率的先进装备，有着加工零件的精度高、加工周期短、加工中无需传统冲压模具的更换，就可以加工

2、任意复杂零件等优点，从而被越来越多的开关设备制造企业采用。本文就数控激光编程及切割技术在生产中所遇到的一些工艺问题作了一些探讨。 关键词：CNC；数控激光切割机；钣金零件；编程；加工工艺。Abstract：This paper mainly studies the numerical control laser cutting machine. CNC laser cutting machine is the use of focused by a high power density laser beam irradiation workpiece, which is rapidly melting, vaporization and ablation material exposure, or reach the ignition point, at the same time with the high-speed airflow and beam coaxial blowing molten material, so as to realize the workpiece cu

3、t. Laser cutting is one of hot cutting method.CNC laser cutting machine is the processing of sheet metal parts can greatly improve labor productivity of advanced equipment, have a replacement instead of the traditional stamping die processing of high precision parts, short processing cycle, processing, can be arbitrarily complex processing parts etc., thus switching equipment more and more manufacturing enterprises use. Discussed some technological problems of the CNC laser cutting technology in

4、 programming and production encountered.Keywords: CNC; CNC laser cutting machine; sheet metal parts; programming; processing technology.一、引 言1.1数控激光切割机的发展及其现状的概述1994年湖南大学激光研究所研制成功国内第一台析架式折叠准封离型切割与焊接激光器，并获得国家发明专利。每台设备的售价只有国外产品的1/2.2003年3月，中科院长春光机与物理研究所研制的“数控激光管材加工设备”，改变了我国石油行业依赖进口设备加工管材的局面。这标志着我国制造先进装备的能力已达到国际先进水平。济南铸锻所数控机械公司开发制造出国产第一台LC2-18*30型交换式双工作台双边驱动数控精密激光切割机。在设计上突破了两项关键技术，一是解决了轴双边驱动时两个电极的同步问题，二是解决了升降工作台8个气缸的同步问题。2004年9月，华工科技成功推出第一台国产化高性能激光切割机。日本目前已拥有CO2激光加工机2万台，约占全球激光加工机总量的1/3，其中80%为激光切割机设

5、备。日本自1995年以来，年生产激光加工机已超过500台左右，其中YAG激光切割机100多台。全球的高功率数控激光切割成套设备累计拥有量达35000台（套）左右，而我国目前高功率数控激光切割成套设备的拥有量为1500台左右。国产数控激光切割机的主要特点是：价格较低，约是进口价格的1/3，激光器功率较低，一般为1.5KW以下。与国外机相比表现为切缝宽，表面质量、机械精度、整机的稳定性、柔性较差，但具有价格方面的优势。2007年国内大型激光切割设备的销售额达到15亿元，在中低端产品方面基本占领国内市场，并有部分产品出口。但与美国、欧盟、日本等发达国家相比，我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段，而且高功率激光器、激光专用控制系统、激光光束传输控制、激光切割专有技术等绝大部分核心技术还依赖进口。目前，国际上德国通快 TRUMPF公司、瑞士百超BYSTRONIC和意大利PRIMA等国际知名公司已经开发出大功率、大幅面、高速、飞行光路、多维立体、数控自动的激光切割机。在高端激光切割系统领域，我国与国际先进水平存在较大差距，产品基本依赖进口，每年不得不花费数十亿元从国外引进相关技术与设备。如船舶

6、制造业中厚钢板的激光切割设备、三维立体激光切割设备、有色金属激光切割设备等，引进价格昂贵、订货周期长、售后服务无法及时保证，严重制约了我围困民经济的发展。并且由于国外在该领域出口对我国有明确的限制，采用许可证制度，严格规定该项技术不能用于军工、航空航天等领域，因此我国急需突破该项技术。1.2数控激光切割机的发展趋势高速、高精度激光切割机由于大功率激光器光束模式的改善及32位微机的应用，为激光切割设备的高速、高精度创造了有利条件。厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割机随着可用于激光切割激光器功率的增大，激光切割正从轻工业薄板的钣金加工向着重工业厚板切割方向发展。三维立体多轴数控激光切割机，为了满足汽车、航空等工业的立体工件切割的需要，目前已发展了各种各样的五轴或六轴三维激光切割机，数控轴数达到九轴，加工速度快，精度高。在先进国家的汽车生产线上，激光切割机器人的应用愈来愈多。目前，三维激光切割机正向高效率、高精度、多功能和高适应性方向发展，其应用范围将会愈来愈大。激光切割单元自动化和无人化为了提高生产率和节省劳动力，目前激光切割正向着激光切割单元（FMC）和无人化、自动化方向发展。发展这

7、种单元自动化系统，必须依赖于现金的自动控制、网络控制技术及计算机生产辅助管理系统技术等。国外已有各种各样的激光切割单元可供应市场，并有由6台大型激光切割机为核心组成的无人化的切割生产线在工厂运行。紧凑型和组合一体化数控激光切割机随着激光器提及的缩小和功率的增大，以及辅助装置的不断完善，出现了把激光器、电源、主机、控制系统和冷却水循环装置等紧密地组合在一起，形成占地面积小、功能完善的整套紧凑型激光切割机。此外，激光切割技术正与激光焊接、激光表面淬火等激光加工工艺组合，以发展一机多用，进一步提高设备的利用率。1.3数控激光切割机的特点空载电压和弧柱电压：等离子切割电源，必须具有足够高的空载电压，才能容易引弧和使等离子弧稳定燃烧。空载电压一般为120-600V，而弧柱电压一般为空载电压的一半。提高弧柱电压，能明显地增加等离子弧的功率，因而能提高切割速度和切割更大厚度的金属板材。弧柱电压往往通过调节气体流量和加大电极内缩量未达到，但弧柱电压不能超过空载电压的65%，否则会使等离子弧不稳定。 切割电流：增加切割电流同样能提高等离子弧的功率，但它受到最大允许电流的限制，否则会使等离子弧柱变粗、割缝

8、宽度增加、电极寿命下降。 气体流量：增加气体流量既能提高弧柱电压，又能增强对弧柱的压缩作用而使等离子弧能量更加集中、喷射力更强，因而可提高切割速度和质量。但气体流量过大，反而会使弧柱变短，损失热量增加，使切割能力减弱，直至使切割过程不能正常进行。 电极内缩量：所谓内缩量是指电极到割嘴端面的距离，合适的距离可以使电弧在割嘴内得到良好的压缩，获得能量集中、温度高的等离子弧而进行有效的切割。距离过大或过小，会使电极严重烧损、割嘴烧坏和切割能力下降。内缩量一般取8-11mm。 割嘴高度是指割嘴端面至被割工件表面的距离。该距离一般为410mm。它与电极内缩量一样，距离要合适才能充分发挥等离子弧的切割效率，否则会使切割效率和切割质量下降或使割嘴烧坏。 切割速度：以上各种因素直接影响等离子弧的压缩效应，也就是影响等离子弧的温度和能量密度，而等离子弧的高温、高能量决定着切割速度，所以以上的各种因素均与切割速度有关。在保证切割质量的前提下，应尽可能的提高切割速度。这不仅提高生产率，而且能减少被割零件的变形量和割缝区的热影响区域。若切割速度不合适，其效果相反，而且会使粘渣增加，切割质量下降。二、数控激光切

9、割机切割的材料与板材工艺2.1切割的材料目前激光切割机是现在技术发展的成果，现在激光技术不断的发展成熟，它已经应用于很多行业之中。金属板材：激光设备高精度割打孔机主要用于手机、数码产品、汽车及摩托车等行业不锈钢板、铁板、铝板、铜板的高精度切割与打孔。碳钢板切割：现代激光切割系统可以切割碳钢板的最大厚度接近20mm，对薄板其切缝可窄至0.1mm左右。激光切割低碳钢其热影响区极小，且切逢平整、光滑，垂直度好。对高碳钢，激光切割切边质量好于低碳钢，但其热影响区较大。不锈钢切割：激光切割较容易切割不锈钢薄板。用高功率YAG激光切割系统，切割不锈钢最大厚度已可达4mm。小功率YAG激光切割系统切割不锈钢厚度可达4mm。合金钢板切割：大多数合金钢都能用激光切割，切边质量良好。但含钨高的工具钢和热模钢，激光切割时会有熔蚀和粘渣。铝及合金板材切割：铝切割属于熔化切割，加以辅助气体把切割区的熔融物吹走，可获得较好的切面质量。目前，切割铝板的最大厚度为1.5mm。其它金属材料切割：铜材不适合激光切割,切割的很薄。钛及钛合金、镍合金大多数都可用激光切割。激光切割机加工非金属材料：CO2激光切割机系列适用切割雕刻木材、纸张、橡胶、皮革、亚克力、塑料、布匹纤维复合材料、雕刻牛角、双色板、漆铜板。2.2切割的板材工艺随着激光切割技术的迅速发展,激光切割机由于其独特的优势在各行各业发挥独特的作用，所有材料宏观的性能决定于微观，不同的材料具有不同的特性，所以在使用激光切割时需要注意的事项也不同。结构

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