激光切割机

激光切割的优势在于其高精度、快速和灵活性。与传统机械切割相比，激光切割无需接触工件表面，避免了划痕和变形的风险。切割速度快，切口平滑，减少了后续加工的需求。切割热影响区小，材料变形和应力小，切缝精细。此外，激光切割支持数控编程，能够加工各种复杂形状的图案，大幅提高生产效率，同时也降低了成本。

与传统的氧乙炔和等离子切割技术相比，激光切割具有明显的优势。它的切割速度更快，切缝更窄，热影响区更小，切割边缘更为垂直，且切边光滑。此外，激光切割可处理的材料种类也更为广泛，包括但不限于碳钢、不锈钢、合金钢、木材、塑料、橡胶、布料、石英、陶瓷、玻璃和复合材料等。由于这些优点，激光切割技术在汽车、机械、电力、五金和电器等多个行业中得到了广泛应用。

近年来，随着市场经济的飞速发展和科技的不断进步，激光切割技术呈现出强劲的增长势头。全球每年激光切割市场以15%~20%的速度增长，而中国更是以近25%的年增长率领跑。尽管如此，与先进国家相比，我国在激光切割技术方面仍有提升空间，这也意味着在国内市场激光切割技术仍有巨大的发展潜力。

在激光切割的工作原理中，光束经过切割头的透镜被聚焦成一个微小的焦点，形成高功率密度。这时，被切割的材料迅速被加热至熔点或汽化点，同时，高速气流将熔化或汽化的材料迅速吹除，从而形成切割孔洞。随着焦点与材料的相对移动，这些孔洞连续形成一个细长的切缝，完成材料的切割。

在激光切割机的工作过程中，采用的是飞行光路系统。光束从激光发生器发出，经过多个反射镜到达切割头的聚焦透镜，形成切割所需的光斑。反射镜的位置随着机器在x、y和z轴上的移动而变化，导致光路长度不断调整。

然而，现实中的激光发生器产生的光束具有一定的发散角，呈“锥形”，这导致聚焦透镜表面的光束横截面面积随光路长度改变而变化。同时，光还具有波动性，会发生衍射现象，这会导致光束在传播过程中横向扩展。这两种现象共同作用，会导致焦点大小和焦点深度发生变化，从而影响切割质量和效率。因此，在激光切割过程中，需要对光路进行精确控制和调整，以确保稳定的焦点大小和深度，从而保证切割质量。

原理：
激光是由原子、分子或离子的跃迁产生的一种特殊的光。与自然光相比，激光具有独特的特性，如极高的方向性、纯净的颜色、高发光强度和高相干性。这些特性使得激光在许多应用中表现出优越性，尤其是在激光切割领域。

激光切割技术是利用激光器产生的高功率密度能量来实现材料的切割。在激光切割过程中，激光器会放电产生脉冲激光，其频率和脉宽都是可控的。这些脉冲激光通过光路系统，经过反射和传导，最终聚焦在加工物体的表面上。在焦点附近，激光产生高能量密度的光斑，能够瞬间将加工材料加热至熔点或气化点。这种高能量的激光脉冲会在物体表面形成微小的孔洞，而计算机控制的激光加工头会根据预定的图形，与被加工材料进行连续的相对运动，从而将物体加工成所需的形状。

在激光切割过程中，各种工艺参数如切割速度、激光器功率和气体压力等，以及加工头的运动轨迹，都是由数控系统精确控制的。同时，通过施加一定压力的辅助气体，可以有效地将切割过程中产生的熔渣吹除，确保切缝的质量和精度。这种高度自动化和精确控制的激光切割技术，在现代制造业中得到了广泛应用，因其快速、精确和高效的特点，已经成为替代传统切割方法的重要技术。

主要工艺：
1、汽化切割：
原理：材料表面温度迅速达到沸点，导致部分材料直接汽化成蒸汽，并被辅助气体吹走。
适用材料：主要用于铁基合金，不适用于不易熔化或没有熔点的材料。
特点：需要高激光功率，材料厚度不宜超过激光光束直径。
2、熔化切割：
原理：通过局部加热使材料熔化，再利用气流将熔化的材料喷射出去。
特点：切割速度高于汽化切割，但能量消耗相对较低。
应用：适用于铁制材料和钛金属，能得到无氧化的切口。
3、氧化熔化切割（激光火焰切割）：
原理：使用氧气或其他活性气体与材料发生化学反应，增强切割效果。
特点：切割速度快，但可能导致切口质量下降，如产生更宽的割缝和较差的边缘质量。
应用：适用于结构钢等材料。
4、控制断裂切割：
原理：针对脆性材料，激光束加热导致材料在高温梯度和机械应力下形成裂缝。
特点：能够控制裂缝的形成方向，适用于容易因热损伤而破裂的材料。

关键技术：
激光切割技术主要分为两大类：脉冲激光和连续激光。脉冲激光主要适用于金属材料的切割，而连续激光则广泛应用于非金属材料的处理，是激光切割领域的重要分支。

激光切割机的核心技术融合了光学、机械和电子的一体化。在这种设备中，激光束的参数、机器性能以及数控系统的精度都是决定切割效率和质量的关键因素。特别是对于高精度或者厚度较大的工件，以下几个关键技术必不可少：
焦点位置控制技术: 激光切割的一个显著优势是其高能量密度，通常可达到10W/cm^2。由于能量密度与光斑面积成反比，因此焦点光斑的直径应尽可能小以产生更细的切缝。此外，焦点光斑的直径还与聚焦透镜的焦深成正比。为了防止飞溅并保护透镜，通常使用5"~7.5"（127mm~190mm）的焦距。在此范围内，实际焦点光斑直径通常在0.1~0.4mm之间。对于不同的材料和透镜，有效的焦深会有所不同。例如，使用5"焦距的透镜切割碳钢时，焦深约为焦距的5mm左右。因此，精确控制焦点相对于工件表面的位置至关重要。考虑到切割质量和速度，一般原则是在切割6mm金属材料时，焦点位于表面；对于碳钢，焦点位于表面之上；对于不锈钢，焦点则位于表面之下。具体的焦点位置通常需要通过实验确定。

在确定激光切割机的焦点位置时，有多种简便的方法可供选择，其中主要包括：
打印法：切割头从上向下移动时，在塑料板上进行激光束打印，焦点位置对应的打印直径最小。
斜板法：使用倾斜的塑料板，通过水平移动找到激光束的最小直径位置作为焦点。
蓝色火花法：移除喷嘴并使用脉冲激光照射在不锈钢板上，然后让切割头从上向下移动，焦点位置对应蓝色火花的最大处。

由于飞行光路切割机存在光束发散的问题，导致切割近端和远端的光程存在差异，进而影响焦点光斑的尺寸。为了解决这个问题，激光切割系统的制造商提供了一系列专用的装置和技术：
平行光管：在CO2激光器的输出端增加平行光管进行扩束处理，从而确保切割工作范围内的近端和远端聚焦前光束尺寸基本一致。
移动透镜系统：在切割头上增设一个独立的移动透镜的下轴，该轴与控制喷嘴到材料表面距离（stand off）的Z轴相独立。当机床工作台或光轴移动时，光束的焦距也会随之变化，以确保焦点光斑在整个加工区域内保持一致。
水压控制聚焦镜：通过控制水压来调整聚焦镜（通常是金属反射聚焦系统）的焦距，确保焦点光斑直径在变化的光束尺寸下维持稳定。
补偿光路系统：在飞行光路切割机上增设x、y方向的补偿光路，当切割远端光程增加时，自动缩短补偿光路；反之，当切割近端光程减少时，自动增加补偿光路，以保持整体光程长度的稳定。

主要参数指标
X,Y工作范围：1300mm*2500mm（举例）
切割聚焦镜头：F=80mm
最大激光输出功率：500W
调继冲频率：$300Hz
电源脉冲宽度：0.5ms-2ms
激光器：双灯镀金聚光腔
切割接口卡：CNC 3000控制卡
切割软件：适应PLT、DXF等格式
制冷功率：4W
重复定位精度：±0.03/300mm
空程速度：0-20000mm/min
切割速度：0-15000mm/min

切割质量对于数控激光切割机的评价至关重要，其中切割精度是决定机器性能优劣的核心指标。以下是影响切割精度的主要因素及其相关标准：
影响切割精度的因素：
激光发生器的焦斑大小：激光聚焦后的焦斑越小，切割精度越高，产生的切缝也越细。然而，由于激光束具有锥形，随着工件厚度的增加，切割精度会下降，切缝也会变宽。
工作台精度：高精度的工作台能显著提升切割精度，它是评价激光发生器精度的重要参考标准。
激光光束的锥形结构：激光在切割时呈锥形，这会影响到切割的精度。特别是在处理较厚的工件时，精度可能会受到明显的降低，从而导致切缝变宽。
切割材料的种类：不同的材料，如不锈钢和铝，会对切割精度产生不同的影响。通常，切割不锈钢的精度更高，而且切割面更为光滑。
衡量激光切割质量的标准：
切割表面粗糙度Rz：描述切割表面的平滑度，数值越小表示表面越光滑。
切口挂渣尺寸：量化切割过程中产生的挂渣大小，通常希望尽可能小以保持切口清晰。
切边垂直度和斜度u：评估切割边缘的垂直性和斜度，高精度切割应保持边缘的直立性。
切割边缘圆角尺寸r：测量切割边缘的圆角大小，这与切割质量和美观度有关。
条纹后拖量n：描述切割过程中产生的条纹及其拖移量，通常希望尽可能小以获得更好的切割质量。
平面度F：衡量切割工件表面的平坦程度，更高的平面度表示更高的切割精度。

切割穿孔技术
在热切割技术中，除了少数可以直接从板边缘开始外，大多数情况下需要在板上先进行穿孔。在早期的激光冲压复合机中，通常是通过冲压先行打孔，然后再利用激光从这个小孔开始进行切割。对于不配备冲压装置的激光切割机，通常有两种主要的穿孔方法：
爆破穿孔（Blast drilling）：这种方法是通过连续激光照射使材料在中心形成一个凹坑，然后利用与激光束同轴的氧流迅速将熔融的材料去除，形成一个孔。由于孔的大小与板厚成正比，因此较厚的板材所产生的孔径较大且形状不规则。这种方法由于产生的飞溅较多，通常不适用于对切割质量要求较高的零件。
脉冲穿孔（Pulse drilling）：这种方法使用高峰值功率的脉冲激光，使少量材料熔化或汽化，常使用空气或氮气作为辅助气体。与爆破穿孔相比，脉冲穿孔产生的孔径较小且质量更高。在穿孔完成后，会立即切换到氧气进行后续切割。然而，这种方法要求激光器不仅具备高输出功率，而且需要具有优良的时间和空间特性。
在实际应用中，采用脉冲穿孔技术时，需要一个可靠的气路控制系统来实现气体种类和压力的快速切换，以及精确控制穿孔时间。为了确保从脉冲穿孔到后续切割的平稳过渡，通常需要采用以下三种方法之一来调整切割条件：
改变脉冲宽度
改变脉冲频率
同时改变脉冲宽度和频率
实际验证结果显示，同时调整脉冲宽度和频率的方法效果最佳。因此，在实际的工业生产中，这种方法被广泛采用以确保高质量的切割效果。

激光切割喷嘴设计
在激光切割钢材的过程中，氧气与聚焦的激光束通过喷嘴射向被切割的材料，形成气流束。这种气流对切割质量至关重要，因为它促进了充分的氧化反应和有效的熔融材料的喷射排出。除了激光束的质量与控制，喷嘴设计以及气流控制（如喷嘴压力和工件在气流中的位置）也是影响切割质量的关键因素。
喷嘴通常采用简单的结构，具有一锥形孔和一个端部小圆孔。由于喷嘴主要由紫铜制成，体积较小，是易损部件，因此常常需要更换，而不进行流体动力学的复杂计算。在使用中，通过喷嘴侧面加入一定压力（称为喷嘴压力Pn），这导致气体从喷嘴出口喷出并最终膨胀到大气压力Pa。研究显示，随着Pn的增加，气流速度和切割压力Pc也会增加。
气流速度（V）可以通过以下公式计算：
V=8.2d2 (Pg+1)
其中，
V：气体流速（L/min）
d：喷嘴直径（mm）
Pg：喷嘴压力（表压）（bar）
对于不同气体，有不同的压力阈值。例如，对于氧气和空气（n=5），其阈值为Pn=1.89bar。当Pn超过4bar时，气流的特性会发生变化，从正常斜激波变为正激波，导致切割压力Pc降低和气流速度减慢，从而影响切割速度。
为了提高激光切割速度，可以设计一种特殊的喷嘴，即拉伐尔（Laval）喷嘴，遵循空气动力学原理。该喷嘴在提高压力的同时，不会产生正激波。实验表明，拉伐尔喷嘴可以在更高的气压下实现更高的切割速度和更好的切口表面质量。
切割压力Pc与工件与喷嘴的距离密切相关。通常，喷嘴出口附近和距离出口3~3.5mm的区域具有较高且稳定的切割压力，适用于工业生产中的切割操作。
总体而言，喷嘴设计和气流控制是激光切割过程中不可忽视的关键因素，它们直接影响切割质量和效率。

组成部分：
激光切割机系统是一个复杂的集成设备，由多个关键组件组成，以实现高精度、高效率的材料切割。以下是各个组件的详细描述和功能：
机床主机部分：负责X、Y、Z轴的运动控制，包括切割工作平台。通过伺服电机驱动，实现工件在各个方向的精确定位和移动。
激光发生器：作为激光光源的装置，大多数情况下使用高效的CO2气体激光器。它负责产生高功率、高质量的激光光束。
外光路：包括折射反射镜，用于引导和控制激光束的方向。为了保护镜片不受污染，反射镜通常配有保护罩，并通过洁净的正压气体进行保护。
数控系统：控制整个机床和激光器的运动和输出功率，确保切割过程的精确性和一致性。
稳压电源：连接在激光器、数控机床和电力供应系统之间，起到稳定电力供应和防止外部干扰的作用。
切割头：包括多个部分，如腔体、聚焦透镜座、聚焦镜等，负责实际的切割操作。由伺服电机驱动，沿Z轴方向移动。
操作台：提供用户界面，用于控制和监控整个激光切割机的运行状态和参数。
冷水机组：冷却激光发生器、外光路反射镜和聚焦镜，以维持激光器的稳定工作温度和光束质量。
气瓶：包括主要用于激光震荡的工业气体和切割头的辅助气体。
空压机、储气罐：提供和存储压缩空气，为激光切割机的辅助气体供应。
空气冷却干燥机、过滤器：提供干燥、洁净的空气供给，维持激光发生器和光路的正常工作状态。
抽风除尘机：收集并处理切割过程中产生的烟尘和粉尘，确保废气排放达到环境保护标准。
排渣机：清除加工过程中产生的废料和余料，保持工作区域整洁。
每个组件都在激光切割机系统中发挥着关键的作用，它们共同工作以实现高质量、高效率的材料切割操作。
激光器
CO2气体激光器
CO2激光器在金属薄板切割中占有主导地位。它通过高能量激发氮分子与CO2分子产生碰撞，从而释放光子形成激光束。然而，由于谐振腔内的分子活动同时产生热量，因此需要一个冷却系统，这增加了能耗和复杂性，降低了能效。
光纤激光器
相比之下，光纤激光器具有更高的能效和环境友好性。这种技术利用固态二极管泵浦双包层掺镱光纤，通过多次光学反射在纤芯内产生激光。与CO2激光器相比，光纤激光器能耗减少约70%，体积更小，速度更快。
MicroVector系统采用矢量描述激光路径，确保切割出的产品边缘光滑、无毛刺、无溢胶。这种先进的系统允许用户直接导入CAD数据进行快速、精确的加工，极大地缩短了交货周期和降低了成本。
产品特点
高效切割：激光切割FPC具有高效率和精度。
多功能加工：激光在FPC制造中可用于外型切割、覆盖膜开窗和钻孔等多种功能。
快速交货：直接根据CAD数据进行激光切割，缩短交货周期。
形状自由：不受形状复杂性和路径曲折的影响，加工难度低。
精确无毛刺：切割出的产品边缘光滑，无需后续修整。
灵活修改：客户需求变更时，只需更新CAD数据即可，无需更换模具。
高精度加工：激光可加工任意形状，精度高。
成本效益：相较于传统的机械硬冲压加工，激光切割成本更低，交付周期更短。
CO2激光切割技术
YAG（钇铝石榴石晶体）激光器：属于固态激光器，可发射红外线激光，适用于特定应用场景。
紫外激光切割机：利用紫外光的高能量和精确控制，实现对柔性线路板和有机覆盖膜的精密切割，无需压力和模具固定。

行业应用领域
金属激光切割机在制造业中的应用十分广泛，几乎成为现代企业不可或缺的设备之一。以下是其主要应用领域：
广告标牌制作：切割不锈钢LOGO和标识。
钣金加工：包括折弯、打磨等多个工艺，其中切割是关键的加工步骤。
机箱机柜制作：主要使用碳钢或不锈钢，包括折弯和切割两个主要工艺。
弹簧片制造：属于精密加工的一部分。
地铁零件和电梯外壳：涉及碳钢和不锈钢等材料。
机械设备外壳：常用于包装和保护机械内部组件。
厨房厨具制造：主要使用不锈钢材料。
航天器件制造：例如参与神七、神八飞船的生产。
其他应用：包括汽车零部件、机械零件、金属工艺品、电器零件、眼镜、电路板、医疗微电子、五金、刀具等。
激光加工在广告行业的应用主要包括激光切割和激光雕刻两种方式。
激光雕刻
位图雕刻：首先在Photoshop中处理并转换图像为单色BMP格式，然后在专用激光雕刻软件中进行参数设置，即可进行雕刻。
矢量雕刻：使用矢量设计软件如Coreldraw、AutoCad、Illustrator等，导出为PLT、DXF或AI格式，再用激光雕刻机进行加工。
广告行业主要适用于木板、双色板、有机玻璃、彩色纸等材料。
激光切割
参数设置：首先在Coreldraw、AutoCad等软件中设计并导出矢量图形，然后在激光切割机操作软件中进行材料、能量和速度等参数设置。
自动切割：激光切割机可以根据计算机指令和软件产生的飞行路线进行自动切割。现代激光切割机通常配备有大容量硬盘，能够存储海量数据源。

应用对比：
在五六十年代，板材下料切割的主要方法主要分为两类：对于中厚板，常采用氧乙炔火焰切割；而对于薄板，则通常使用剪床下料。对于复杂形状和大批量生产的零件，常使用冲压技术，而对于单件生产，则多采用振动剪切。
随着技术的进步和生产需求的变化，到了七十年代，为了提高火焰切割的切口质量，开始推广使用氧乙烷精密火焰切割和等离子切割技术。此外，为了缩短大型冲压模具的制造周期，还引入了数控步进冲压和电加工技术。
然而，这些传统的切割和下料方法都存在一定的局限性和缺点，只适用于特定的工业生产需求。而激光切割机的研发和应用，无疑为现代工业生产带来了革命性的提升和创新，成为工业生产中的重要突破和改进手段。
工艺对比表
工艺名称 切缝（mm） 变形 精度 图形变更 速 度 费 用
激光切割 很小0.1-0.3 很小 高0.2mm 很容易 较 低 较 高
等离子切割 较小 较大 高1mm 很容易 较 高 较 低
水切割 较大 小 高 容 易 较 高 较 高
模冲切割 较小 较大 低 难 高 较 低
锯 切 较大 较小 低 难 很 慢 较 低
线切割 较小 很小 高 容 易 很 慢 较 高
气燃体切割 很大 严重 低 较容易 低 较 低
电火花切割 很小 很小 高 容 易 很 慢 很 高

材料分析
随着激光切割技术的持续进步，其应用领域和适用材料范围也日益扩大。不同的材料因其特性差异，使用激光切割时需要注意的细节也各不相同。
结构钢
在使用氧气作为切割气体时，结构钢的切割效果较佳，切割边缘会有轻微的氧化。对于厚度达到4mm的结构钢板，采用氮气高压切割可避免氧化。而对于厚度超过10mm的结构钢，使用特殊极板并在加工前对工件表面涂油可以提升切割效果。
不锈钢
在切割不锈钢时，氧气切割会导致边缘氧化，但在某些情况下可以接受。为了获得无氧化和无毛刺的边缘，应使用氮气。在板材上涂油膜能够提高穿孔效果，同时不会降低切割质量。
铝
尽管铝具有高反射率和良好的热传导性，但厚度在6mm以下的铝材可以通过适当的激光器能力进行切割。使用氧气进行切割会导致表面粗糙，而使用氮气则可以得到平滑的切割表面。对于高纯度的纯铝，需要具备“反射吸收”装置才能进行切割，以防止反射对光学组件的损坏。
钛
在切割钛板时，推荐使用氩气或氮气作为切割气体。其它参数可以参考镍铬钢的处理方法。
铜和黄铜
由于铜和黄铜具有高反射率和良好的热传导性，切割时应格外小心。厚度在1mm以下的黄铜可采用氮气进行切割，而厚度在2mm以下的铜则需使用氧气。切割这两种材料时，同样需要装备“反射吸收”装置以保护光学组件。
合成材料
在处理合成材料时，需注意潜在的切割风险和可能的有害物质排放。可切割的合成材料包括热塑性塑料、热硬化材料和人造橡胶。
有机物
在处理有机物时，存在着着火风险。尽管可以使用氮气或压缩空气作为切割气体，但木材、皮革、纸板和纸的切割边缘会呈现褐色烧焦效果。

竞争优势
激光切割机已成为钣金加工的重要技术变革，被誉为钣金加工的“加工核心”。其高度的灵活性、快速的切割速度、高效的生产能力以及缩短的生产周期，使其在市场上获得了广泛的认可和应用。此外，激光切割技术具有长久的有效生命期，国际上超过2毫米厚度的板材主要采用激光切割，许多国际专家预测未来30-40年将是激光加工技术发展的黄金时期。
总体而言，对于12mm以下的碳钢板和10mm以下的不锈钢板等金属材料，激光切割机是首选的切割工具。激光切割无需切削力，因此避免了工件变形；无刀具磨损，保证了材料的适应性；对于简单或复杂的零件都能实现一次精确、快速的切割；切缝细、质量优良；自动化程度高，操作简便，劳动强度低；并且没有污染，能够实现自动排样和套料，提高材料利用率，降低生产成本，从而实现显著的经济效益。
在选择激光切割机时，除了考虑当前加工需求，如工件的最大尺寸、材料种类、最大切割厚度以及原材料的幅面大小，还需考虑未来的发展趋势。例如，产品技术升级后可能需要处理的最大工件尺寸、市场提供的钢材材料幅面与产品的最佳匹配、上下料时间等因素。综合考虑这些因素，才能选择到最适合自己需求的激光切割机，实现生产的高效、精确和经济性。

数控切割机
数控切割机床主要由工作台（精密机床）、光束传输系统（激光器光束的传输路径）和微机数控系统组成。根据光束与工作台的相对移动方式，可划分为三种主要类型：
光束与工作台均移动，光束沿Y向移动，工作台在X向移动。
仅光束移动，工作台静止。
仅工作台移动，光束固定。

五轴机
当需要切割三维立体构件时，传统的二轴、三轴激光切割机已无法满足需求，此时需要五轴机，它结合机械手技术，能够处理更复杂的立体结构。

激光冲切机
国外发展了结合激光切割与机械冲孔技术的激光冲切机。这种机器通过机械方法先进行内孔冲压，然后再用激光切割完成外缘和长距离线条的切割。
在切割前，必须考虑工件的可切割性、可能的切割问题、样品测试的必要性、切割质量与精度的要求、基准起始点的选择等。
影响激光切割质量的因素多种，激光切割具有高度可控性，能够满足客户的精确要求并保持良好的重复性。关键参数包括切割速度、焦点位置、辅助气体压力和激光输出功率。此外，光束参数（如模式、功率、偏振、聚焦、脉冲等）和工件特性（如表面反射率、状态等），以及割炬、喷嘴、光路系统和工件固定等因素也会影响切割质量。
随着金属加工行业的进步，金属激光切割机在该领域的重要性日益增强。
激光切割机的应用范围
激光切割机适用于多种材料，如亚克力、木板、布料、皮革和金属。不同的功率和幅面适用于各种行业，例如布料切割、亚克力工艺品制作、木板模型制作、金属制品切割等。
激光切割机采购建议
在服装行业，常见的激光加工设备包括高速激光裁剪机、全自动激光切割机、激光裁床、双头互移式激光裁剪机、全自动叨割机和激光打标机。这些设备广泛应用于布料裁剪、服装打样、商标、贴布绣切割、皮革雕花钻孔、牛仔喷花和绣花等工艺操作。特别是全自动激光切割机，它配备可移动平台和送料装置，实现了自动化加工；而双头互移式激光裁剪机则具有双激光头，可以同时或分开操作，提高生产效率。

光路补偿技术综述：
扩束镜光束准直
为解决光路长度变化对焦点稳定性的影响，通常采用扩束镜进行光束准直。该方法通过增大光束的束腰直径来降低远场发散角，从而改善焦点大小和焦点深度的稳定性。扩束镜主要分为折射式和反射式两种，其中反射式扩束镜更适用于大功率激光切割机，但由于其镜面曲率半径难以确定，导致设计和制造难度较大，对光路补偿效果有限。
变曲率半径镜片（VRM）
VRM采用变量泵调整水压，进而改变镜片曲率半径，从而调整聚焦透镜焦距。这种技术能够动态调整光束特性，保持焦点稳定性。然而，VRM系统结构复杂、成本高，需要闭环控制，国内技术难以达到预期效果。
伺服电机直接驱动等光程系统
等光程系统由伺服电机直接驱动，具有结构简单、成本低和调整方便等优点。该系统能确保在连续切割中聚焦透镜的光斑面积不变，并能根据不同加工要求调整焦点半径和焦点深度。这种方案包括激光发生器、反射镜、伺服电机驱动的补偿反射镜等组件，通过控制器调整等光程装置的初始位置，以满足不同加工需求。

操作安全指南：
遵循激光切割机的操作规程，严格按照激光器的启动程序进行操作。
操作者必须经过专业培训，熟悉设备结构、性能和操作系统。
在操作时，必须穿戴劳动防护用品，并佩戴符合标准的防护眼镜。
在对未知材料进行加工之前，需确认其是否适合激光加工，以避免潜在的危险。
操作过程中，不得擅自离开岗位，如需离开应停机或切断电源。
保持工作区域整洁，远离易燃物品，并确保灭火器随时可用。
发现任何异常情况时，应立即停机并及时报告。
定期清洁设备和工作区域，确保材料和废料按规定堆放。
使用气瓶时，需注意安全，避免压坏焊接电线，并遵守气瓶管理规定。
维护设备时，必须遵守高压安全规程，并按照维护周期进行。
每次启动设备后，应手动低速移动X、Y轴，检查设备是否正常。
对新的工件程序进行输入后，应进行试运行并检查其运行状态。
在操作过程中，需密切观察设备运行状态，以防设备超出有效行程或发生碰撞。
激光光束特性与偏振物性：
激光光束具有偏振特性，其偏振方向影响材料对光束能量的吸收。平行于偏振方向的切割能得到窄且光滑的切口，而与偏振方向成角度的切割会导致切口变宽和粗糙。为提高切割质量，常采用相位延时器将线偏振光转换为圆偏振光。
辅气选择与气压设定：
根据不同的切割需求，选择适当的气压。例如，高速切割薄板材料通常需要150-300kpa的压力，而切割12厚的铁板则仅需40-60kpa。
切割速度与气压设置：
切割速度的选择需考虑火花形态，太慢或太快的速度都会影响切割质量。气压设定应由数控机控制，校准时应选择自动模式，并按照屏幕提示进行操作，以确保气压系统的准确性。

光纤激光切割机使用技巧
保护切割头：双焦距激光切割头是光纤激光切割机的关键组件之一，但也是易损部件。为了延长其使用寿命，建议定期更换切割头或根据使用频率进行维护，避免因长时间使用而导致的切割头损坏。
定期校验机器精度：每六个月进行一次光纤激光切割机轨道的直线度和机器垂直度的检查。确保机器运行精度，减少误差，提高切割质量。对于发现的任何异常，应及时进行调试和维护。
保持清洁与防尘：每周使用真空吸尘器清理机器内部的粉尘和污物，同时确保所有电器柜门密封，以防止灰尘进入。这不仅有助于保持设备性能，还可以延长设备的使用寿命。
检查钢带紧固：定期检查光纤激光切割机的钢带紧固状态。松动的钢带可能会导致机器运行不稳定，甚至可能对操作人员造成伤害。因此，确保钢带的紧固状态非常关键。
维护导轨与润滑：光纤激光切割机的导轨和齿条应定期清洁并添加适量的润滑油。同时，电机也需要定期清洁和润滑。这不仅可以确保机器在运行时的精确性和稳定性，还可以提高切割质量和产品准确性。

操作注意事项
为确保激光切割机的安全运行和操作，以下是一些关键的注意事项：
遵循操作规程：始终严格按照激光切割机的安全操作程序进行操作。在启动激光器、进行光线调节和设备试机时，应仔细遵循制定的步骤。
接受专业培训：操作激光切割机的人员必须经过专业培训，熟悉切割软件的操作、设备的结构和性能，并掌握操作系统的相关知识。
佩戴防护装备：在操作激光切割机时，应正确穿戴劳动防护用品，并在激光束附近始终佩戴符合标准的防护眼镜。
确认材料适用性：在对任何材料进行激光照射或切割之前，必须确保该材料适合使用激光加工，以避免产生有害的烟雾和蒸气。
保持操作位置：当设备运行时，操作人员不应擅自离开工作岗位或将任务交给其他人员。如确有必要离开，应立即停机或切断电源。
处理异常情况：在切割过程中，如发现任何异常或故障，应立即停止操作，并及时排除故障或向主管人员报告。
防火和环境安全：确保灭火器随时可达，并在设备未使用时关闭激光器或光闸。避免在未经防护的激光束附近放置易燃物品，如纸张、布料等。

优势概述
1.高精度切割：光纤激光切割机适用于精密配件、艺术字、复杂图案等的精细切割，确保高质量的切割效果。
2.高速切割：相比于传统的线切割，其切割速度可提高至100倍以上，大大提高生产效率。
3.小热影响区和低变形：光纤激光切割机的热影响区小，不易导致材料变形，切割后的切缝平整、美观，无需额外的后处理。
4.卓越的性价比：与同等性能的CO2激光切割机相比，光纤激光切割机的价格仅为其1/3，且比数控冲床的价格低40%。
5.低使用成本：光纤激光切割机的使用成本仅为同类CO2激光切割机的1/8至1/10，每小时运行成本仅为约18元，大大节约运营成本。
6.经济高效的后续维护：与同类设备相比，光纤激光切割机的维护成本仅为1/10至1/15，为生产企业带来更低的运营成本。
7.稳定可靠的性能：光纤YAG激光器作为激光行业中最稳定和成熟的产品之一，其稳定性和持续生产能力得到了广大用户的信赖。
8.与数控冲床比较的优势：
（1）多功能加工：光纤激光切割机能够完成各种复杂结构的加工，只需在计算机上绘制所需图像，机器即可精确切割。
（2）无需模具：不需要制作复杂的模具，大大缩短了产品开发周期，同时降低了生产成本。
（3）自动跟踪系统：光纤激光切割机配备有自动跟踪系统，能够实现平面和复杂曲面的切割。
（4）高品质表面：切割出的产品表面非常光滑，大大提升产品档次，传统数控冲床难以达到此效果。
（5）处理复杂工艺：光纤激光切割机能够处理数控冲床难以完成的复杂工艺，如增加孔槽等特殊处理。