激光切割機(jī)特別是對(duì)于切割精度較高或厚度較大的零件,必需把握和解決以下幾項(xiàng)樞紐技術(shù)：1、焦點(diǎn)位置控制技術(shù)：激光切割的長處之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。
激光切割機(jī)對(duì)于飛行光路的切割機(jī),因?yàn)楣馐l(fā)散角,切割近端和遠(yuǎn)端時(shí)光程是非不同,聚焦前的光束尺寸有一定差別。但切割有飛濺,透鏡離工件太近輕易將透鏡損壞,因此一般大功率CO2激光切割機(jī)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中廣泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。因此控制焦點(diǎn)相對(duì)于被切材料表面的位置十分重要。實(shí)際焦點(diǎn)光斑直徑在0.1~0.4mm之間。對(duì)于高質(zhì)量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關(guān)。若聚焦前光束尺寸變小而使焦點(diǎn)光斑直徑變大時(shí),自動(dòng)控制水壓改變聚焦曲率使焦點(diǎn)光斑直徑變小。例如用5〃的透鏡切碳鋼,焦深為焦距的+2%范圍內(nèi),即5mm左右。
在產(chǎn)業(yè)出產(chǎn)中確定焦點(diǎn)位置的簡便方法有三種：
打印法：使切割頭從上往下運(yùn)動(dòng),在塑料板長進(jìn)行激光束打印,打印直徑 小處為焦點(diǎn)。
藍(lán)色火花法：去掉噴嘴,吹空氣,將脈沖激光打在不銹鋼板上,使切割頭從上往下運(yùn)動(dòng),直至藍(lán)色火花 大處為焦點(diǎn)。詳細(xì)尺寸由實(shí)驗(yàn)確定。
激光切割機(jī)的幾項(xiàng)樞紐技術(shù)是光、機(jī)、電一體化的綜合技術(shù)。即當(dāng)切割遠(yuǎn)端光程增加時(shí)使補(bǔ)償光路縮短；反之當(dāng)切割近端光程減小時(shí),使補(bǔ)償光路增加,以保持光程長度一致。如圖二所示。為了減少因聚焦前光束尺寸變化帶來的焦點(diǎn)光斑尺寸的變化,海內(nèi)外激光切割系統(tǒng)的制造商提供了一些專用的裝置供用戶選用：
平行光管。
斜板法：用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其水平拉動(dòng),尋找激光束的 小處為焦點(diǎn)。因?yàn)槟芰棵芏扰c4/πd2成正比,所以焦點(diǎn)光斑直徑盡可能的小,以便產(chǎn)生一窄的切縫；同時(shí)焦點(diǎn)光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。
在激光切割機(jī)中激光束的參數(shù)、機(jī)器與數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)能和精度都直接影響激光切割的效率和質(zhì)量。
在切割頭上增加一獨(dú)立的移動(dòng)透鏡的下軸,它與控制噴嘴到材料表面間隔（standoff）的Z軸是兩個(gè)相互獨(dú)立的部門。聚焦透鏡焦深越小,焦點(diǎn)光斑直徑就越小。顧慮到切割質(zhì)量、切割速度等因素,原則上6mm的金屬材料,焦點(diǎn)在表面上；6mm的碳鋼,焦點(diǎn)在表面之上；6mm的不銹鋼,焦點(diǎn)在表面之下。
控制聚焦鏡（一般為金屬反射聚焦系統(tǒng)）的水壓。
飛行光路切割機(jī)上增加x、y方向的補(bǔ)償光路系統(tǒng)。
。這是一種常用的方法,即在CO2激光器的輸出端加一平行光管進(jìn)行擴(kuò)束處理,擴(kuò)束后的光束直徑變大,發(fā)散角變小,使在切割工作范圍內(nèi)近端和遠(yuǎn)端聚焦前光束尺寸接近一致。當(dāng)機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)或光軸移動(dòng)時(shí),光束從近端到遠(yuǎn)端F軸也同時(shí)移動(dòng),使光束聚焦后光斑直徑在整個(gè)加工區(qū)域內(nèi)保持一致。入射光束的直徑越大,焦點(diǎn)光斑的直徑越小。
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