文/周鵬飛，林峰，張小衛(wèi)·江蘇揚力數(shù)控機床有限公司

導(dǎo) 語

影響激光切管機切割質(zhì)量的因素有很多種，本文只是在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身的經(jīng)驗，從切管系統(tǒng)的固有特性、激光切管工藝以及被切割管材的特性等方面進行分析，具體針對切管機卡盤的選擇、切割系統(tǒng)的選擇、托料部件的選擇、輔助氣體的選擇、管材材質(zhì)、被切割管材厚度等影響因素加以分析，進而提高切管質(zhì)量。

激光切管機如圖1所示，其工作原理與平面激光切割機原理相似，都是通過聚焦高密度、高功率的激光束，照射在被切割管材的表面上，在極短時間內(nèi)將激光光斑區(qū)的溫度升高到被切割管材的熔點或者沸點，使得被切割管材表面迅速熔化或汽化，從而完成管材切割工作。當(dāng)激光光斑沿著所設(shè)定的切割路線移動時，光斑不斷地與被切割管材相互作用形成割縫，切割過程中還需要各種輔助氣體進行吹渣、冷卻和助切等。

圖1 激光切管機

切管系統(tǒng)的固有特性對激光切割質(zhì)量的影響

卡盤選擇對切割質(zhì)量的影響

一臺好的激光切管機必然有著高品質(zhì)的卡盤組合，優(yōu)秀的卡盤組合對切管機的上料、加工、下料等過程都有著決定性的影響，現(xiàn)在市場上的卡盤廠家有很多，每家都有每家的特色，而一套優(yōu)秀的卡盤組合，必然有著能夠出色地保證重復(fù)夾持精度的能力，這樣才能保證每次夾持的管材精度都在可控范圍之內(nèi)。現(xiàn)在大多數(shù)激光切管機的廠家，都會選擇有著兩個卡盤及其以上卡盤數(shù)量的產(chǎn)品，其中包括兩卡盤、三卡盤以及四卡盤等，都是現(xiàn)在激光切管機市場的主流選擇趨勢。

切割系統(tǒng)選擇對切割質(zhì)量的影響

切管機廠家選擇了適合自家產(chǎn)品的卡盤組合，相當(dāng)于有了完美的硬件，而要讓硬件充分發(fā)揮其作用，就需要適合的軟件輔助，如優(yōu)秀的管材切割系統(tǒng)。現(xiàn)在市場上比較熱門的管材切割系統(tǒng)有柏楚、西門子、倍福等企業(yè)研制開發(fā)的切割系統(tǒng)，因為激光切管機與平面激光切割機略有不同，除了常規(guī)的X、Y、Z軸，同時增加了兩個卡盤的同步旋轉(zhuǎn)軸，而一些激光切管機的切割系統(tǒng)也會增加額外的輔助軸，以此來保證在切割管材的整個過程中，卡盤組合夾持管材，而輔助軸可以保持管材在切割旋轉(zhuǎn)過程中不停地跟隨，從而保證在切割的整個過程中被切割管材不會出現(xiàn)下垂的現(xiàn)象，提高管材的切割質(zhì)量。

切管工藝參數(shù)對激光切割質(zhì)量的影響

托料部件選擇對切割質(zhì)量的影響

現(xiàn)在市場上的管材基本長度都在6000mm及其以上的長度，這就使得管材很容易在裝夾與切割過程中出現(xiàn)下垂與旋轉(zhuǎn)擺動的現(xiàn)象，極大地影響了切割精度。

為了解決這一問題，激光切管機廠家開發(fā)出了三卡盤激光切管機，有的甚至不斷地對四卡盤切管機進行深入探索，雖然三卡盤激光切管機與四卡盤激光切管機無論是從尾料的長度、切割的精度、配合自動化上下料部分等方面，都有著良好的發(fā)展前景，但選擇了三卡盤與四卡盤的激光切管機，則要比傳統(tǒng)的兩卡盤激光切管機增加了一個及以上的卡盤和更多的電機減速箱組合，同時也需要更加高端復(fù)雜的激光切管機切割系統(tǒng)進行操作，而這些都預(yù)示著制造成本的增加。

所以大部分激光切管機廠家在優(yōu)化管材在裝夾與切割過程中出現(xiàn)下垂與旋轉(zhuǎn)擺動的現(xiàn)象時，同時考慮整個產(chǎn)品的經(jīng)濟性，最終選擇兩卡盤激光切管機的方案。在前后卡盤之間增加托料部件，如同激光切割機的工作臺，可在裝夾與切割全過程中一直跟隨托舉被切割管材，使之在整個切割過程中不會出現(xiàn)下垂與旋轉(zhuǎn)擺動，大大提高了管材的切割精度，同時與自動上下料與半自動上料的適當(dāng)搭配有了更多的可能性。

為了提高長管材的切割下料精度，一般在靠近切割頭的卡盤前面還會同樣增加一個托料部件，這樣在長管材下料時，會在已經(jīng)切割完成的最前端不停地跟隨托舉，從而保證整個長管材在切割下料過程中不會出現(xiàn)下垂，以此來提高長管材的切割下料精度。

輔助氣體選擇對切割質(zhì)量的影響

激光切割機在工作時，會將激光束進行透鏡聚焦后形成的光斑照射在被切割材料表面，使其在極短時間內(nèi)溫度升高，從而達(dá)到被切割材料的熔點或沸點。而在切割過程中，被切割材料的表面可對激光進行一定的反射，切割時可噴吹輔助氣體以提高被切割材料表面對激光的吸收，提高切割效率。輔助氣體一般采用氧氣、氮氣、壓縮空氣以及其他惰性氣體。

使用氧氣作為輔助氣體，是因為氧氣會促進被切割管材表面發(fā)生氧化反應(yīng)，從而提高了切割效率。當(dāng)激光切割功率與切割速度一定時，氧氣壓力越大，割縫越大，切割斷面條紋就會粗而大；而當(dāng)降低氧氣壓力時，割縫變細(xì)，切割斷面條紋細(xì)且光滑，但當(dāng)壓力降到一定值時，就會出現(xiàn)管材單面切割效果顯著但同時出現(xiàn)掛渣現(xiàn)象，掛渣掉落到對面會影響整個切割精度，有時甚至?xí)霈F(xiàn)很難切斷被切割管材的情況。而當(dāng)切割高厚度管、異形管或者特殊材質(zhì)的管材時，則需要用氮氣及其他惰性氣體作為輔助氣體。結(jié)合被切割管材的金屬及物理特性，為了控制成本而不影響整體切割效率，可選擇壓縮空氣作為輔助氣體。

被切割管材的物理特性與化學(xué)特性對激光切割質(zhì)量的影響

通常來說，不同的被切割管材有著不同的物理特性與化學(xué)特性。物理特性方面，如被切割管材在硬度、熔點與沸點的大小以及是否易熔化等方面的能力各不相同，而在化學(xué)特性方面，如被切割管材在可燃性、穩(wěn)定性、氧化性、助燃性等方面的區(qū)別也很大，這就使得不同的被切割管材對卡盤大小、輔助氣體的種類與壓力大小以及激光切割功率大小等要求都不一樣。正常情況下，被切割管材厚度越大，則需要更高的激光切割功率。而在切割特殊材質(zhì)的管材如鋁管、銅管、不銹鋼管，甚至一些抗氧化性能極好材質(zhì)制成的管材，以及特殊形狀的管材如異形管、H型鋼、槽鋼、角鋼時，對激光切割的功率大小、輔助氣體種類的選擇、卡盤自身的性能也有著不同的要求。而在切割加工加長加重管件，除了考慮激光功率與輔助氣體以外，還要考慮托料部件的選擇來保證整個切割加工精度。

結(jié) 束 語

通過對上述影響激光切割管材質(zhì)量因素的分析，可以盡量保證激光切割管材加工質(zhì)量。也使得激光切管機的生產(chǎn)廠家可以在考慮市場行情的情況下，從客戶的實際需求出發(fā)，生產(chǎn)出能夠滿足客戶加工要求的先進激光切管機。而對于廣大的激光切管機用戶而言，選擇高性價比的、具有最佳激光切管系統(tǒng)與激光切管工藝參數(shù)的激光切管機，就能很好地保證生產(chǎn)的管材產(chǎn)品具有很高的加工精度。