激光切割在工程机械板材件生产中的典型应用

1. 概述

    激光切割是激光振荡器输出的激光光速通过聚焦镜聚焦，产生的高密度能量照射在材料上熔化材料并使之蒸发而进行的切割方法。与生产中常用的热切割法（火焰，等离子等）相比，由于单位面积的能量大，所以能进行切割割缝较小的高精度切割。

    目前，在工程机械板材加工行业内主要使用的激光切割机有两种，一种是CO₂激光切割机，另一种是光纤激光切割机。CO₂激光的波长是10.6μm，借助反射镜进行传播，一般是在与外界空气隔离的光路内进行；而光纤激光的波长是1.08μm，在含有一种作为媒介的Yb（ytterbium）化合物结晶的光纤中传播，能够通过光纤进行传播的原因在于它的波长较CO2激光切割机的波长要小得多。如图1、图2所示，图1是CO2激光切割机，图2是光纤激光切割机。

    图1 CO2激光切割机

    图2 光纤激光切割机

    本文研究和使用的激光切割机是上海田中（TANAKA）机械有限公司生产的LMXR－TF2000激光切割机。本激光切割机（以下简称切割机）的构成如图3所示，由机器主体、产生激光光束的激光振荡器、控制激光振荡器和机器主体的NC控制装置以及操作切割机的操作盘组成。

    图3 LMXR-TF2000激光切割机构成

2. 激光切割机在工程机械板材件生产中的典型应用

    （1）激光切割机在切割细长工件中的应用 工件在长度尺寸精度方面，根据生产中的经验数据，其工艺保证能力可以汇总如表1所示。另外，激光切割机由于其切割时产生的热量比较集中，对工件的热影响区较小，使用激光切割机切割工件可以有效地控制工件的热变形，尤其对要求直线度的细长工件效果较好，当工件长度达到5500mm以上时，可以利用切割机本身的“微连接”功能有效地控制工件的直线度。图4是在工件和钢板间增加微连接，使工件在切割过程中始终和整张钢板连接在一起，减小应力变形，旁弯控制在2mm之内，解决了细长在下料时的旁弯变形问题，为后续控制加工焊接坡口的均匀程度、保证折弯成形时满足工件的直线度和平面度打下了基础。

    表1 激光切割机对工件长度尺寸的工艺保证能力 （mm）

    图4 “微连接”示意