浅谈激光切割机除尘功能

文/赵宏健·江苏金方圆数控机床有限公司

随着光纤激光技术的出现，激光切割机在钣金加工领域已占据重要地位。在激光切割机工件加工过程中，由于高温烧蚀会产生较多烟尘，使设备上一些精密部件造成污染，同时，烟尘也会对操作人员的身体健康产生不利影响。若切割烟尘不经处理，将严重影响激光切割机使用寿命和切割性能，所以激光切割机的除尘系统显得尤为重要。

一般激光切割机的除尘系统装置设计为整体抽风结构，腔体很大，为了达到环保需求，需要使用大功率的除尘器，占地面积大，管道安装复杂，易产生不密封和漏气现象，导致抽风效果差。实际工作时无法及时抽尽切割机产生的烟尘，对用户的工作环境造成影响。

一种解决办法是，在激光切割机工作台下部，采用隔板分隔成纵向排列的若干个几何尺寸相等的小室及前部的主吸风道，主吸风道与除尘器相连通；各个小室与主吸风道之间设有阀门，机控阀通过进气管与出气管控制气缸；小室内设有料斗，两端焊接端板密封，斗两侧下部开有数个通风孔。通过阀门的开合，控制系统的抽风过程。此法节省占地，提升了除尘效果。

另一种解决办法的装置包括主体、主机箱和控制柜，设置除尘罩，将激光切割机工作时产生的烟尘全部吸收，能够保证工作视线的清晰，提升工作效率，在工作时除尘罩还能保证残渣不会四处飞溅，保护操作人员的安全，提升一层防护保障，提升装置的普及性和适用性。

在选择激光切割机时，除尘系统虽然不是最重要的考量因素，但高效的除尘系统是保证正常生产的重要条件，万不可忽视。

但是，高效的生产效率带来的却是对环境的影响，现在处于环保严查时期，尤其是对于生产型的企业。所以，一款设备环保性能好往往占有很大优势。光纤激光切割机在工作的时候不会像传统的等离子之类的切割方式那样产生大量的烟尘。光纤激光切割机有专门的除尘装置，会把收集到的烟尘直接输送到烟尘过滤净化设备，统一过滤净化至达标后再予以排放。切割产生的烟尘基本上形成于工件切口的下方，因此为了节省设备投资和提高抽风效率，只对正处于切割过程中的区域进行吸尘处理，在光纤激光切割机的旁侧开有出风口，这种结构比较简单，除尘效果好，被广泛采用。

经过广泛的试验，我们得出一套切实有效减少激光加工过程烟尘的吸尘结构，该机构包括一个可有效吸附气流中细微颗粒的空气净化除尘器，除尘器通过一根直径250mm的吸尘管道与激光切割机连接，由除尘器通过吸尘管道抽取激光切割机内的空气，而后对所抽取的空气进行过滤净化，同时排出洁净的空气。

目前市面上大部分的激光切割机厂家均能按照以上步骤设计并制造出激光除尘系统，但是经过用户的现场使用发现，激光切割机的除尘效果不好，往往切割产生的烟尘并不能按照预想的情况通过净化除尘器进行吸附净化，肉眼可见的切割烟尘在设备内四散开来，影响机床内的精密传动装置、降低机床的加工精度，甚至切割烟尘会扩散至整个车间，威胁设备使用者的健康、污染环境。

产生以上现象的根本原因为，虽然除尘器在机床内抽取了大量的空气，但是所抽取的空气并没能带走我们希望它带走的切割烟尘。因此，即使我们花了很大一部分精力设计机床内的吸尘管道，但由于一些设计原因、部分加工装配原因，导致除尘系统的工作事倍功半，除尘效果并不理想。

针对以上事实，我们做了大量试验，总结出以下方法，可切实提高除尘系统的除尘效率：

改善除尘系统的密封性能。除尘器所能提供的吸风风量一定，所以减少除尘系统整体的密封性能，必然能够提高特定吸风口的吸风风量，从而提高系统的除尘效率。吸尘系统包含以下几个部分，一个空气净化除尘器，一根吸尘管道，机床内的吸尘管道，机床内各个分区的可控制开闭的吸风口。可影响吸尘效率的不密封环节主要为吸尘管道自身的密封及各个吸风口的密封。目前大部分机床厂家的吸尘管道设计都是以成形的方管作为吸尘风管，同时将其作为焊接机身的一部分，在机身焊接时，集成在机身两侧。该方法的难点在于焊接时要保证管道与管道之间的焊接必须满焊，以防止漏风。吸风口的密封性能在于需要根据激光头的位置将加工区域分为若干个分区，激光头没有加工到的分区需要将吸尘口做到密封。

减少机床内管道连接处的直角过渡。以3m×1.5m的加工幅面为例，目前大部分厂家的设计为在左右两段机身侧面工作台下方设置管道，这样做可以将吸风口的分区沿Y方向分成左右两个，理论上可以提高吸尘效率，但是这种做法必然会在机身内产生直角连接的管道，直角连接的管道不利于空气的流动，会造成吸风口风力的减弱。另外，在考虑到机身设计的同时，应尽量增大除尘器到机身内部的吸风口之间的管道截面积，大的管道截面可减少空气在管道内流动时遇到的阻力，使除尘器产生的风力在到达吸风口时的损失降至最小。

提高机床自身的密封性能。理论上，除尘器最终抽取的空气都来自于机床内部，但是由于机床自身的密封性能问题，造成吸尘效率不理想。实际工作中，激光头加工产生的烟尘是来自工作台上的板材在激光束的高集中能量的影响下瞬间气化，产生的金属蒸气遇周围冷空气凝结成小颗粒的金属粉尘。此时这些金属粉尘主要分布在工作台附近，我们希望吸风口产生的吸气负压能将这些金属粉尘带走。而实际情况则是，由于机床自身的密封性能不好，机床下部排料车与机身之间间隙过大，机身与地面之间间隙过大，同时吸尘口又与地面之间、与排料车之间距离较近，导致大部分的吸气气流都是从机身与地面之间的间隙进入机床又被吸尘系统带到空气净化除尘器，最终吸尘系统都是在做无用功。

做好机床的护罩顶盖。机床顶盖也是吸尘系统至关重要的一个环节，激光头加工时需要使用切割气，部分切割气会带着金属粉尘向工作台上部空间扩散，这部分的粉尘一般不容易被吸尘系统带走。此时机床顶盖将会起到将这些粉尘固定在机床内的作用，而后在重力的影响下，最终这部分粉尘也会被吸尘系统带出机床内部。

能够贯彻以上几点设计思路，可切实提高激光切割机床的吸尘效果。我们的机床在为客户创造价值的同时，也更符合绿色可持续发展的理念。