激光刀模机原理和调整技巧

发布时间 : 2021-05-13  浏览次数 :

激光刀模机原理和调整技巧(图1)

1.光焦补偿方法

预先取得激光振荡产生器光斑大小的变化曲线图;建立参考数据模拟前述曲线图,并将该参考数据输入数控器,作为比对的数据库;依据加工载台所载聚焦镜移动至不同位置,对应前述参考数据的数值,并由数控器运算出该聚焦镜聚焦点的变化量;由数控器发出指令给驱动器改变载台上的聚焦镜位置,以补偿光焦因激光光束发散角大小变化所产生的误差。

2.激光脉冲切割方法

使用连续激光切割方法虽可得到产品尺寸精准的激光切缝,但也存在一些现实的问题或不足。作为模切刀模的基版切缝一般要求是紧配合,即缝宽比标准刀线厚小0.02~0.04mm,而现实的情况受激光功率稳定性与基版材质的均匀一致性限制,不可能使所有的切缝都达到统一效果,因此便产生刀线嵌入过紧或过松现象。刀线嵌入过松会导致模切过程中刀片不稳,影响模切寿命;刀线嵌入过紧则会导致模切版整体鼓胀而发生尺寸变大。为解决这一现象,在高档模切版的切割控制中便有必要采用另一种激光切割方法——激光脉冲切割法。

要理解激光脉冲切割法得先弄清什么是脉冲,所谓脉冲是指隔一段相同的时间发出的波等机械形式,学术上把脉冲定义为在短时间内突变,随后又迅速返回其初始值的物理量。基于此,我们不难知道激光脉冲切割法实际上是激光在模切基版上周期间歇性打孔而形成双锯齿槽,该槽缝对模切刀线的夹紧力是通过锯齿顶的弹性形变实现的,相对于连续激光切割方法而言。

(1)激光脉冲切割法切割形成的槽缝对模切刀线的夹紧力是充足而均匀的,连续激光切割方法得到的光缝虽然平行而光滑,但对模切刀线的夹紧力是通过整条缝中几个小于标准刀线厚的点实现的,而这几个点的分布又是无规律的;

(2)由于激光脉冲切割槽缝的尺寸大于标准刀线厚,使得槽缝夹紧模切刀线的同时又有足够的缓冲空间而保持整个基版不发生翘曲变形。

激光脉冲切割法有三个重要参数。

(1)占空比:在周期型的现象中,现象发生的时间与总时间的比,激光脉冲切割法切割胶合木板时占空比的取值范围一般在45%~95%,在实际操作中多取70%。

(2)重复频率即激光脉冲的速率:取值范围一般在10~ 60Hz,该取值直接决定切缝的宽度,又因该取值直接与激光机平均输出功率相关,故可在实际操作中根据材料的不同调试得出。

(3)平均输出功率:切割胶合木板时激光脉冲切割平均输出功率的取值范围一般在700—1600W。

3.金属材料的激光切割(激光连续切割方法)

金属材料的切割与木板不同,只能激光连续切割方法,也是占空比为100%的脉冲切割。金属材料在切割时有大量的热量聚集并由此对切割的缝宽及光滑程度产生影响,对切割的缝宽及光滑程度产生影响的因素还有金属材料在切割时必须先行对材料进行放电加工穿刺孔,然后激光切割。基于这一原因,有必要对金属材料的激光切割条件参数(切割速度、切割气体压力等)、激光束输出条件参数、穿刺孔及穿刺线的设置进行讲解。

穿刺孔及穿刺线的设置:在切割金属材料时,如果直接在图案矢量线上加工则必然形成穿刺孔缺口。

为避免这一切割缺陷,一般的处理办法是在工件的废料部分添加穿刺孔及穿刺线。假设需在工件切割出一圆孔,添加穿刺孔及穿刺线。

4.激光切割条件参数的设置

在切割金属材料时,设置好穿刺孔及穿刺线后如果用一种恒定的激光切割条件参数完成单图加工则必然形成如图6-9所示的交接点,因转角处激光切割后有大量的热量聚集,即便是用高纯氮气抑制交接处的氧化反应也无法避免交接点不规则凸起或凹陷的产生。

因此,便只能从改变交接点的激光切割条件参数及激光束输出条件参数着手想办法,经反复试验可得出如下参考数据。还是假设工件为全钢分盒版,现需在厚12mm 50号钢板工件切割出若干圆孔,则需按图6-10添加穿刺孔及穿刺线,点a为穿刺孔,线ab、bc为穿刺线,激光切割路径按逆时针方向经过点d至点e交接完成。这期间由点a开始至点d的激光切割条件参数及激光束输出条件参数为A条件参数,由点d开始至点e的激光切割条件参数及激光束输出条件参数为B条件参数。则有A条件参数为:激光输出功率1750W,脉冲峰值输出为2800W,脉冲频率1300Hz,工作周期65%,切割速度1000mm/min,焦点位置+1.5mm,切割气压(高纯氮气)0.7 kg/cm2;B条件参数为:激光输出功率500W,脉冲峰值输出为2800W,脉冲频率20Hz,工作周期20%,切割速度100mm/min,焦点位置+1.5mm,切割气压(高纯氮气)0.7 kg/cm2;

5.金属材料的切割顺序调整

前面讲述了单个图案金属材料切割路径对切割效果的影响,对于排版图来说,由于切割金属材料时不可预留桥位,故切割后工件表面会留下开窗孔,这对于处于运动中(或相对运动中)的激光头而言无异于一个陷阱,故控制激光切割的路径成为切割金属材料过程中不可或缺的环节。

第一步:添加穿刺孔及穿刺线,调整单图的切割顺序。

第二步:以避开切割后的开窗孔位置为条件,设置排版图的切割顺序路径。需注意的是:在精确尺寸要求的工件切割中,为尽量减少金属材料切割的热胀变形,切割顺序路径的设置便应灵活错开,不宜按次第顺序使累计误差增大。