激光切割技术在异型零件加工中的应用

杨望虎

摘 要：本文围绕激光切割技术在异型零件加工中的应用进行讨论，对激光切割技术的优点加以了解，明确存在于异型零件切割方面的缺陷问题，并针对这些问题探讨具体的解决措施，希望可以有效提升激光切割技术的应用水平，使异型零件的加工质量得到保证。

关键词：激光切割技术 异性零件加工 应用

中图分类号：TG48 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）3（a）-0000-00

所谓激光切割技术，主要是通过聚焦镜在材料表面聚焦CO2激光束使材料融化，同时对同轴与激光束的压缩气体加以应用，将融化以后的材料吹走，使激光束能够和材料按照一定的轨迹进行相对运动，从而形成切缝。随着科学技术的发展，激光技术得到了快速的发展，该项技术具有较高的切割精度、切割速度快、不受形状影响且切缝不存在变形、没有毛刺的特点，也正因如此，该项技术在机械加工领域得到了广泛的应用。

1 激光切割技术的优点

（1）精度高：激光切割技术的定位精度为0.05mm，进行重复定位以后的精度能够达到0.02mm。（2）激光束经过聚焦以后会形成一个很小的光点，而交点处的功率密度非常高，能够很快将材料加热至气化程度，在蒸发以后形成孔洞，光束和材料呈线性进行相对的移动，可以形成连续的孔洞，从而形成很小的切缝，通常情况下，切口宽度为0.10-0.20mm[1]。（3）切割面较为光滑：切割以后的横截面不存在毛刺，通常能够将切口表面的粗糙程度控制在Ra12.5以内。（4）具有较快的速度：每分钟的切割速度能够达到10m，最大定位速度能够达到70m/min，切割速度远高于线切割。（5）切割质量好：可以实现无接触切割，受热对切边的影响很小，未出现过工件受热变形的问题，使材料在进行冲剪时没有塌边现象出现，通常切缝不需要进行二次交工。（6）材料的硬度不会对切割技术的使用造成影响：使用激光切割技术能够完成不锈钢、硬质合金、钢板以及铝合金板的加工，无论材料硬度怎样，都能够确保切割不出现变形问题。（7）能够有效节约模具方面的投资：与其他类型零件加工不同，采用激光加工技术不需要适用模具，更不存在模具耗损以及模具修理问题，在加工期间能够减少模具更换的时间，具有节约加工成费用的作用，实现了生产成本的有效控制，对较大的产品进行交工具有很大的优势[2]。

2 异型零件加工的具体措施

结合异型材料的材质、参数以及几何轮廓，对激光切割技术的加工工序以及工艺参数进行合理的选择，选择适当的加工方法有效消除零件的加工缺陷，使零件加工的质量得到保证。

2.1 间隔点法

板类零件如果长宽比较大，随着工件厚度和比值的变化，零件则会出现变形，图1为切割缺陷示意图，对于这种缺陷，应该对板材的材质加以考虑，对切割方法进行选择。

如果零件材质为碳钢板，且后期还要进行涂漆或其他化学处理工艺，对切割的粗糙度方面要求不是很高，可以使用激光切割机本身自带的微焊进行处理。在处理程序界面当中点击相关的功能按钮即可完成微焊点的创建。

如果零件材质属于不锈钢类，该类零件对外观一般要求都比较高，若使用微焊进行切割的话，容易产生焊接融痕，而且这种融痕不易被消除，会对零件的外观造成一定的影响，针对这种材质的零件，可以使用间隔点切割的方法进行切割，需要通过操作程序对间隔点进行创建。

当材料的厚度T值存在差异时，需要对其间距进行适当的调整，确保切割完成以后，两个工件便于分割，且不会对切割面造成影响，经过试验发现，在厚度值T≤1.5mm时，间距值 =1mm，在2mm≤T≤4mm时，则间距值 =0.5mm，间隔点的切割方法在对称零件加工中较为适用，可以进行相应的推广，如图2。

2.2 过渡引线法

由于零件本身的尺寸比较小，所以切割速度相对较快，起点的温度还没有完全冷却，就需要进行重复切割完成收弧处理，导致切割的起点和终点存在严重的烧伤问题，切割完成以后的轮廓无法达到标准尺寸，并且切割面的粗糙程度严重超标，经过试验，采用过渡法，合并单个零件，一次性对多个工件进行切割，将切割的起点各终点向切割的废料区引入，避免切割的起点和终点出现重合，从而有效避免工件切割出现烧融缺陷[4]。

2.3 三维切割法

冷弯异型钢管具有强度高、重量轻的特点，该工件的使用能够使焊接工艺以及变形装配方面的问题变得更为简单，能够节省结构安装所需的劳动力，实现制品的性能提升，所以该工件的应用也十分广泛，但由于该异型钢管的品种比较多，形状较为复杂，呈三维空间几何形，成品长度存在很大的差别，导致该工件在设计以及加工方面都存在着很大的困难。经过对相关软件的设计平台以及PEPS Penta cut三维激光切割技术的长期研究，发现制作切割夹具的定位板能够有效提高工件定位切割的效率和质量，而切割的主要思路是将传统空间曲面形式的三維工件切割变为较为简单的二维切割，这样可以有效减少精细加工的工作量，从而缩短制造工装夹具的时间，使切割的精度更容易被满足，而且使用三维切割法，进行二维板材下料，与三维工件加工相比，加工更为简单和快速，能够使安装支架以及夹具的制作时间以及制作成本得到有效的控制。

3 结语

综上所述，激光切割技术在零件加工方面具有很多的优势，包括精度高、切缝小、速度快、节省材料、切割质量良好、不受材料因素影响、节约成本投入、有利于新产品生产等内容，但在使用激光切割技术进行异型零件加工时仍然存在一些缺陷问题，究其原因主要是由于对激光切割技术的使用缺乏合理性，在加工异型零件时，一定要对零件以及激光切割技术的特点加以掌握，明确零件的物理性质、形状、材质、加工要求等，对切割的方法进行合理的选择，避免切割技术使用不当，导致零件出现烧伤、变形、融痕或过于粗糙的问题，对异型零件的加工质量造成影响。

参考文献

[1] 张民业.激光切割技术在异型零件加工中的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化，2013，6（6）：89-90.

[2] 滕杰，王斌修.激光切割过程中常见问题的分析及解决措施[J].电加工与模具，2012，4（4）：60-61.

[3] 张青锋.激光切割路径优化方法研究及应用[D].华中科技大学，2014.

[4] 曹彪，张海鸥，王桂兰等.激光精细切割制造金属零件技术的研究[J].新技术新工艺，2012，5（9）：40-41.