雷射切割技術在異形零件加工上的應用
2025-10-24
雷射切割技術主要利用聚焦透鏡將二氧化碳雷射光束聚焦在材料表面，使其熔化。同時，施加與雷射光束同軸的壓縮氣體，吹走熔化的材料，使雷射光束和材料沿著特定軌跡相對運動，從而形成狹縫。隨著科技的進步，雷射技術發展迅速。此技術具有切割精度高、切割速度快、形狀不受限制、狹縫無變形或毛邊等優點。因此，該技術已廣泛應用於各個領域。 機械加工。
1. 雷射切割技術的優勢
（1）高精度：雷射切割技術的定位精度為0.05mm，重複定位後的精度可達0.02mm。
（2）雷射光束聚焦後，形成一個極小的光斑，交點處的功率密度極高，可迅速將材料加熱至汽化狀態，蒸發後形成孔洞。光束與材料沿直線相對運動，形成連續的孔洞，從而形成極小的狹縫。正常情況下，切口寬度為0.10至0.20毫米。
（3）切割面相對光滑：切割後的橫截面上沒有毛刺，切割面的粗糙度通常可以控制在 Ra12.5 以內。
（4）速度更快：切割速度可達每分鐘 10 米，最大定位速度可達每分鐘 70 米，比線切割快得多。
（5）切削品質好：可實現非接觸式切削，熱對切削刃的影響很小，沒有因熱導致工件變形的問題，因此材料在沖壓和剪切過程中不會塌陷，通常切削縫不需要二次加工。
（6）材料硬度不影響切割技術的使用：雷射切割技術可用於加工不銹鋼、硬質合金、鋼板和鋁合金板。無論材料硬度如何，都能確保切割過程中不會出現變形問題。
（7）可有效節省模具投資：與其他零件加工方式不同，雷射加工技術無需專用模具，不存在模具磨損和修復問題。它可以減少加工過程中更換模具的時間，節省加工成本，並有效控制生產成本。在加工大型產品方面具有顯著優勢。
2.異形零件加工的具體措施
結合異形材料的材料、參數和幾何輪廓，合理選擇雷射切割技術的加工程序和工藝參數，並選擇合適的加工方法，有效消除零件加工缺陷，確保零件加工品質。
2.1 區間點法
如果板材零件的長寬較大，隨著工件厚度和比例的變化，零件會變形。圖1為切割缺陷示意圖。針對此缺陷，應考慮板材的材質並選擇合適的切割方法。若零件由碳鋼板製成，且後續需進行噴漆或其他化學處理，則對切割粗糙度的要求不高，可利用雷射切割機本身的微焊接功能進行加工。在加工程序介面點選對應的功能按鈕即可完成微焊接點的建立。如果零件材質為不銹鋼，此類零件通常對外觀要求較高。若採用微焊接切割，則容易產生焊縫，且這些焊接不易消除，會對零件外觀造成一定影響。對於此類材質的零件，可採用區間點切割法進行切割，區間點需透過操作程序建立。當材料厚度T值有差異時，需要適當調整間距，以確保切割後兩個工件易於分離，且不影響切割面。經試驗發現，當厚度T≤1.5mm時，間距δ=1mm；當2mm≤T≤4mm時，間距δ=0.5mm。
間距點切割法較適用於對稱零件的加工，可據此推廣應用。
2.2 過渡領導方法
由於零件尺寸相對較小，切削速度也相對較快。起始點溫度尚未完全冷卻，需要反覆切削才能完成電弧閉合過程，導致切削起始點和終點處出現嚴重的燒蝕問題。切削後的輪廓尺寸無法達到標準，切削表面粗糙度嚴重超標。經試驗，採用過渡式切削方法，將單一零件合併，一次切削多個工件。將切削起始點和終點引入切削廢料區，避免切削起始點和終點重疊，從而有效避免工件切削過程中出現燒蝕缺陷。
2.3 三維切割方法
冷彎異形鋼管具有強度高、重量輕的特性。使用這種工件可以簡化焊接工藝和變形組裝問題，節省結構安裝所需的人力，並提高產品性能。因此，這種工件也得到了廣泛應用。然而，由於異形鋼管種類繁多、形狀複雜、幾何形狀多為三維，成品長度差異很大，這給這種工件的設計和加工帶來了極大的困難。
經過相關軟體設計平台和PEPS Pentacut 3D雷射切割技術的長期研究，發現用於製作切割夾具的定位板能夠有效提高工件定位切割的效率和品質。切割的主要思路是將傳統的三維空間曲面工件切割轉換為更簡單的二維切割。這可以有效減少精加工的工作量，從而縮短工裝夾具的製造時間，更容易滿足切割精度要求。此外，採用三維切割方法進行二維板材沖裁比三維工件加工更簡單快捷，可有效控制安裝支架和夾具的生產時間和成本。
3 結論
總結， 雷射切割技術 雷射切割技術在零件加工方面具有諸多優勢，包括精度高、切縫小、速度快、材料節省、切割品質好、不受材料因素影響、成本低，並且有利於新產品的開發。然而，在使用雷射切割技術加工異形零件時，仍存在一些缺陷。主要原因是雷射切割技術的應用缺乏合理性。加工異形零件時，必須掌握零件和雷射切割技術的特性，明確零件的物理性能、形狀、材料、加工要求等，並合理選擇切割方法，避免因切割技術使用不當而導致零件出現燒傷、變形、熔痕或表面粗糙度過大等問題，從而影響異形零件的加工質量。