激光切割技术在异形零件加工中的应用
2025-10-24
激光切割技术主要利用聚焦透镜将二氧化碳激光束聚焦在材料表面，使其熔化。同时，施加与激光束同轴的压缩气体，吹走熔化的材料，使激光束和材料沿特定轨迹相对运动，从而形成狭缝。随着科技的进步，激光技术发展迅速。该技术具有切割精度高、切割速度快、形状不受限制、狭缝无变形或毛刺等优点。因此，该技术已广泛应用于各个领域。 机械加工。
1. 激光切割技术的优势
（1）高精度：激光切割技术的定位精度为0.05mm，重复定位后的精度可达0.02mm。
（2）激光束聚焦后，形成一个极小的光斑，交点处的功率密度极高，可迅速将材料加热至汽化状态，蒸发后形成孔洞。光束与材料沿直线相对运动，形成连续的孔洞，从而形成极小的狭缝。正常情况下，切口宽度为0.10至0.20毫米。
（3）切割面相对光滑：切割后的横截面上没有毛刺，切割面的粗糙度通常可以控制在 Ra12.5 以内。
（4）速度更快：切割速度可达每分钟 10 米，最大定位速度可达每分钟 70 米，比线切割快得多。
（5）切削质量好：可实现非接触式切削，热对切削刃的影响很小，没有因热导致工件变形的问题，因此材料在冲压和剪切过程中不会塌陷，通常切削缝不需要二次加工。
（6）材料硬度不影响切割技术的使用：激光切割技术可用于加工不锈钢、硬质合金、钢板和铝合金板。无论材料硬度如何，都能保证切割过程中不会出现变形问题。
（7）可有效节省模具投资：与其他零件加工方式不同，激光加工技术无需专用模具，不存在模具磨损和修复问题。它可以减少加工过程中更换模具的时间，节省加工成本，有效控制生产成本。在加工大型产品方面具有显著优势。
2.异形零件加工的具体措施
结合异形材料的材料、参数和几何轮廓，合理选择激光切割技术的加工程序和工艺参数，并选择合适的加工方法，有效消除零件加工缺陷，保证零件加工质量。
2.1 区间点法
如果板材零件的长宽较大，随着工件厚度和比例的变化，零件会发生变形。图1为切割缺陷示意图。针对这种缺陷，应考虑板材的材质并选择合适的切割方法。如果零件由碳钢板制成，且后续需进行喷漆或其他化学处理，则对切割粗糙度的要求不高，可利用激光切割机自身的微焊接功能进行加工。在加工程序界面点击相应的功能按钮即可完成微焊接点的创建。如果零件材质为不锈钢，此类零件通常对外观要求较高。若采用微焊接切割，则容易产生焊缝，且这些焊缝不易消除，会对零件外观造成一定影响。对于此类材质的零件，可采用区间点切割法进行切割，区间点需通过操作程序创建。当材料厚度T值存在差异时，需要适当调整间距，以确保切割后两个工件易于分离，且不影响切割面。经试验发现，当厚度T≤1.5mm时，间距δ=1mm；当2mm≤T≤4mm时，间距δ=0.5mm。
间距点切割法更适用于对称零件的加工，可以据此推广应用。
2.2 过渡领导方法
由于零件尺寸相对较小，切削速度也相对较快。起始点温度尚未完全冷却，需要反复切削才能完成电弧闭合过程，导致切削起始点和终点处出现严重的烧蚀问题。切削后的轮廓尺寸无法达到标准，切削表面粗糙度严重超标。经试验，采用过渡式切削方法，将单个零件合并，一次切削多个工件。将切削起始点和终点引入切削废料区，避免切削起始点和终点重叠，从而有效避免工件切削过程中出现烧蚀缺陷。
2.3 三维切割方法
冷弯异形钢管具有强度高、重量轻的特点。使用这种工件可以简化焊接工艺和变形装配问题，节省结构安装所需的人力，并提高产品性能。因此，这种工件也得到了广泛应用。然而，由于异形钢管种类繁多、形状复杂、几何形状多为三维，成品长度差异很大，这给这种工件的设计和加工带来了很大的困难。
经过对相关软件设计平台和PEPS Pentacut 3D激光切割技术的长期研究，发现用于制作切割夹具的定位板能够有效提高工件定位切割的效率和质量。切割的主要思路是将传统的三维空间曲面工件切割转化为更简单的二维切割。这可以有效减少精加工的工作量，从而缩短工装夹具的制造时间，更容易满足切割精度要求。此外，采用三维切割方法进行二维板材冲裁比三维工件加工更简单快捷，可以有效控制安装支架和夹具的生产时间和成本。
3 结论
总结， 激光切割技术 激光切割技术在零件加工方面具有诸多优势，包括精度高、切缝小、速度快、材料节省、切割质量好、不受材料因素影响、成本低，并且有利于新产品的开发。然而，在使用激光切割技术加工异形零件时，仍然存在一些缺陷。主要原因是激光切割技术的应用缺乏合理性。加工异形零件时，必须掌握零件和激光切割技术的特性，明确零件的物理性能、形状、材料、加工要求等，并合理选择切割方法，避免因切割技术使用不当而导致零件出现烧伤、变形、熔痕或表面粗糙度过大等问题，从而影响异形零件的加工质量。