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什么是激光切割？深度指南

9 月 25, 2024

近年来，已有近 70% 的制造商使用激光切割来实现精确高效的生产。工业切割机使用集中的激光束对材料进行精确雕刻。汽车、航空航天和时装等行业都需要它。由于其精确性，激光非常适合大型制造和定制设计，包括但不限于现代激光切割大门设计和激光切割阳台栏杆。
与此同时，本文将介绍激光切割的基本概念、工作原理、历史、使用的材料、应用、优点和缺点。

什么是激光切割？

激光切割是一种精确的制造工艺，高功率激光束通过光学器件对材料进行切割、雕刻或蚀刻，公差控制在微米以内。

数控激光切割机的类型

CO2 激光切割机。
光纤激光切割机。
掺钕钇铝石榴石）激光切割机。
紫外线激光切割机。
绿色激光切割机。
迷你激光切割机。

主要组成部分

激光切割金属机器有一个激光源、一个切割床和一个数控运动系统。激光源产生用于切割的高能光束。切割床是放置材料的地方，材料可沿轴线移动，以便在激光照射下定位。光学系统，包括透镜和反射镜，将激光束照射到材料上。氮气或氧气可提高切割效率，同时排出熔融材料或防止氧化。控制系统负责管理机器的运行，并将设计文件转化为切割路径。

激光切割是如何工作的？

涉及的基本流程步骤

通过电子/光学泵浦产生激光束。
通过光学元件（反射镜/光导纤维）传输光束。
将光束聚焦到材料表面的一个精确点上。
在刺穿材料的同时启动切割。
沿着切割路径移动光束
根据材料厚度调整切割速度和功率。
通过辅助气体清除熔融材料（切口）。
使用数控金属激光切割机监控切割质量。

控制系统

数控系统可在复杂几何形状和高公差应用中精确引导激光切割。它们将 CAD 模型转换为机器指令，并控制激光沿 X、Y 和 Z 轴移动。数控系统还能调节光束功率、聚焦高度和气体压力，以获得理想的切割条件。例如，在激光金属切割机中，数控系统的数控加工补偿材料厚度变化，降低缺陷的危险性。

激光切割的历史

1965 年，第一台生产型激光机钻出了金刚石模孔。西电工程研究中心生产了这一设备。此后，英国人于 1967 年发明了激光辅助氧气喷射金属切割技术。20 世纪 70 年代初，这种切割技术被开发用于航空航天领域的钛金属切割。另一方面，二氧化碳激光也被用于切割织物，因为它们的能量太弱，无法克服金属的导热性。

激光切割中使用的材料

金属

激光切割适用于钢、铝、黄铜和铜。黄铜激光切割部件是需要精确、复杂设计的行业的标准部件。金属在激光雕刻机金银和切割过程中的反射率要求特殊的激光设置，以避免光束反射损坏。

丙烯酸

亚克力因其边缘光洁、抛光，是激光切割的首选材料。专门的亚克力激光机有助于避免过热并保证切割的平滑。用于切割亚克力的激光机应有适当的通风设备，以防止烟雾，因为如果不加以控制，烟雾可能有毒。

木材

木材是激光切割的多用途材料，可提供清晰的切割，几乎不会产生焦痕。然而，木材密度和树脂含量会影响质量。包括中密度纤维板和胶合板在内的不同木材在激光下的表现各不相同，需要调整功率设置以避免烧焦。

塑料

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚碳酸酯（Polycarbonate）和聚乙烯（Polyethylene）对切割有良好的反应，但也存在一些问题。有些材料在切割时会释放有害烟雾。这需要谨慎选择激光类型和通风系统。如果不使用精确测量的激光功率进行切割，薄塑料板可能会熔化或翘曲。

复合材料

碳纤维增强聚合物因其分层结构而具有挑战性。激光器必须足够强大，才能在切割多层材料时保证边缘质量。控制热影响区有助于防止复合材料分层或受损。

激光切割的应用

精密制造

激光切割可对铁板进行精密加工。铁板激光切割机可以实现轻微热变形的设计。它适用于航空航天和汽车行业。

定制丙烯酸设计

在使用亚克力材料时，激光切割可提供无与伦比的细节。例如，用于切割的亚克力板材无需进行二次加工，即可实现无污点的抛光边缘。它有助于制作定制标牌、展示架和精致的艺术品。

高效管材加工

管材激光加工机是加工管状材料不可或缺的设备。它可以在圆柱表面上切割复杂的孔和槽。它可为建筑和重型机械行业带来益处。

工业砍树

树木激光切割机主要针对工业林业中的有机材料。它们能对树干进行精确加工，从而实现高效可靠的切割，减少材料剩余。该技术还可用于木工和家具制造。

多功能管材切割机

激光管材切割机可切割圆形、方形和矩形等各种形状的管材。它能为制造业和建筑业的大规模生产提供可靠的切割质量。此外，切割多面角还可省去多个加工步骤。

激光切割的优缺点

激光切割在工业应用中精确、高效、灵活。不过，考虑到激光切割机的价格，它也并非没有缺点。从好的方面看，激光切割亚克力可以实现复杂的设计，公差小至±0.0005 英寸，适用于航空航天和医疗设备制造中的部件。在加工不锈钢、铝和钛等高难度材料时，由于激光束聚焦，热变形可以忽略不计。它无需二次精加工，从而节省了时间和成本。

此外，通过适当的设置，同一台机器可以在切割、雕刻和钻孔任务之间灵活切换。不过，在切割较厚材料时，切割过程可能会比较缓慢。切割厚度越大，所需的功率也会成倍增加，因此需要更昂贵的高功率激光器。此外，反射铜或黄铜会损坏机器的光学元件，从而增加维护成本和闲置时间。热影响区虽然很小，但仍会改变材料特性，从而影响对材料完整性有严格要求的应用。

激光切割机的价格会受到功率输出、机床床身尺寸和自动材料处理的影响。例如，高端光纤激光器具有多千瓦额定功率和自动化功能的系统可达到 $600,000 美元。用于小规模生产或原型制作的低功率系统可能需要 $20,000 左右。然而，与传统的水刀或等离子切割相比，前期投资和工作成本可能会让小型制造商望而却步。此外，优化焦距、脉冲持续时间和切割速度的学习曲线也非常陡峭。正在寻找优质的激光机切割服务？请联系 MXY 机械加工感受神奇。

结论

激光切割机是技术推动变革、造福不同行业的一个令人印象深刻的范例。这项创新技术的诸多优势为制造业带来了革命性的变化，它提高了速度、生产率和自动化程度，并能以无与伦比的精度生产高度定制化的产品。激光切割的优势不仅限于制造业，还对环境产生了特殊的影响，减少了浪费和能源消耗。新材料不断被发现，毫无疑问，激光设备的未来是光明的。投资这项技术的行业将拥有进一步发展和成功的巨大机遇。