簡介：

很多朋友使用數控雷射切割機幾年後，發現切割效果大不如前。切割精度和切割速度都會降低。影響光纖雷射切割機切割品質的參數很多，如：切割高度、割嘴型號、焦點位置、切割功率、切割頻率、切割佔空比、切割氣壓、切割速度等。氣體純度、加工材料品質、聚焦鏡、準直鏡等。

影響數控雷射切割機切割效果的10個關鍵因素

1. 雷射功率

雷射光源的功率影響切割速度和切割不同材料的能力。更高的雷射功率提供更大的切割力和更快的加工速度。

• 較高的雷射功率通常可以實現更快的切割速度以及切割更厚、更堅韌的材料的能力。增加的功率提供更多的能量來蒸發或熔化材料，從而實現更快、更有效率的切割過程。
• 然而，特定材料的最佳雷射功率取決於其厚度和特性。在薄材料上使用過多的雷射功率可能會導致過度熔化，導致切口（切割寬度）變寬，並可能影響切割品質。另一方面，雷射功率不足可能會導致切割不完全或緩慢。
• 在雷射功率和切割速度之間找到適當的平衡至關重要。它考慮了材料類型、厚度、所需的切割品質和生產要求等因素。

另外，不同的材料對雷射能量的吸收特性也不同。例如，鋼或鋁等金屬對光纖雷射具有高吸收率，而木材或丙烯酸等非金屬則具有低吸收率。根據被切割材料調整雷射功率對於獲得最佳切割效果至關重要。

綜上所述，雷射功率是影響數控光纖雷射切割機切割效果的關鍵參數。透過選擇合適的雷射功率和優化切割參數，操作人員可以實現各種材料的高效、高品質切割。

2. 對焦位置

雷射光束焦點在材料表面上的精確定位至關重要。正確的焦點位置可確保最佳的能量集中和乾淨、準確的切割。焦點位置是指雷射光束會聚到其最小光點尺寸（稱為焦點）的確切位置。焦點位置決定雷射能量在被切割材料上的強度和分佈。

光纖雷射切割中常用的三個焦點位置是：

• 低於材料表面

此焦點位置允許雷射光束更深地穿透到材料中。它適合切割較厚的材料，因為雷射能量集中在材料橫截面的更深處。此位置能夠有效切割具有較高反射率或厚度變化的材料。

• 在材料表面

此焦點位置平衡了切割速度和質量。常用於切割中等厚度的材料。雷射能量精確聚焦在材料表面，在切割速度和品質之間提供了良好的折衷。

• 高於材料表面

此焦點位置產生更寬且更分散的雷射光束。它適用於需要表面效果的表面處理或雕刻應用。在此位置，雷射能量聚焦在材料上方，導致材料去除量減少，但表面相互作用更大。

選擇正確的焦點位置取決於多種因素，包括材料類型、厚度、所需的切割品質和特定的應用要求。考慮所使用的透鏡的焦距非常重要，因為它決定了雷射能量聚焦的深度。

找到最佳焦點位置是實現理想切割效果的關鍵一步。它涉及根據材料的特性調整焦點位置，以確保最小的熱影響區域和高品質的切割。

綜上所述，焦點位置對光纖雷射切割機的切割效果起著至關重要的作用。透過選擇適當的焦點位置，操作員可以優化切割過程，以實現不同材料和應用所需的結果。

3、切割速度

雷射光束穿過材料的速度會影響切割的品質和效率。根據所加工的材料適當調整切割速度對於獲得所需的結果非常重要。

切割速度主要影響切割過程的兩個方面：

• 雷射光束與材料相互作用的時間

如果切割速度太慢，材料會長時間暴露在雷射能量下，導致過多的熱量累積。這可能導致熱影響區 (HAZ) 增加、材料熱損壞以及潛在的熔化或變形。另一方面，如果切割速度太高，可能沒有足夠的熱量輸入來有效地熔化和汽化材料，從而導致切割不完整和邊緣品質差。

• 切割質量

切割速度也會影響切割的整體品質。充分優化的切割速度可確保平滑、乾淨和精確的切割，並最大限度地減少毛邊、浮渣和扭曲。它還影響切割寬度、錐角和整體切割效率。找到合適的切割速度對於實現切割速度和品質之間的理想平衡至關重要。最佳切割速度取決於多種因素，包括材料類型、厚度、雷射功率和特定應用要求。對於不同的材料，有建議的切割速度範圍，可以提供最佳的切割效果。這些範圍通常是透過實驗和製程優化來確定的。

需要注意的是，切割速度和切割質量之間的關係並不是線性的。切割速度存在一個最佳範圍，在該範圍內應設定切割速度以獲得最佳效果。在此範圍之外進行操作可能會導致切割品質下降、廢品率增加並降低整體生產率。

綜上所述，切割速度顯著影響光纖雷射切割機的切割效果。透過選擇合適的切割速度，操作員可以控制熱量輸入，最大限度地減少熱變形，並實現具有一致結果的高品質切割。尋找最佳切割速度需要考慮材料特性、雷射參數和特定切割要求，以優化速度和切割品質之間的平衡。

4. 輔助氣體選擇

輔助氣體（例如氧氣、氮氣或壓縮空氣）的選擇可以極大地影響切割過程。不同的氣體以不同的方式與被切割的材料相互作用，影響切割品質、速度和切割邊緣的外觀。

雷射切割中使用輔助氣體可以促進切割過程並提高整體切割品質。合適的輔助氣體的選擇取決於幾個因素，包括被切割的材料、所需的切割速度以及應用的特定要求。

以下是一些常用的輔助氣體及其對切割過程的影響：

• 氧氣 (O2)

氧氣是雷射切割中最常用的輔助氣體。當與光纖雷射一起使用時，它會產生高放熱反應以協助切割過程。氧氣與被切割的材料（通常是金屬）發生反應，導致快速氧化並有助於排出熔融材料。
這導致更快的切割速度、提高的切割效率以及切割更厚材料的能力。然而，使用氧氣也會導致切割邊緣氧化或生鏽加劇，這可能需要額外的後處理。

• 氮氣 (N2)

氮氣是一種惰性氣體，常用於切割鋁、不銹鋼或黃銅等有色金屬。它有助於防止切割過程中的氧化。當需要清潔、無氧化物的切割邊緣時，氮氣是合適的，因為它不需要進行切割後表面處理。
氮氣還提供冷卻效果，最大限度地減少熱影響區域並降低熱變形的風險。然而，與氧氣輔助切割相比，氮氣切割通常需要更高的雷射功率和更慢的切割速度。

• 空氣或壓縮空氣

在某些情況下，壓縮空氣或環境空氣可用作某些應用的輔助氣體。空氣有助於吹走切縫中的熔融材料，防止重新熔化並提高整體切割品質。然而，在實現高品質切割方面，使用空氣可能不如氧氣或氮氣有效，尤其是在切割較厚的材料時。

• 其他氣體

例如氬氣、氦氣或混合氣體，可用作特定應用或特殊切割需求的輔助氣體。輔助氣體的選擇取決於多種因素，例如被切割的材料、所需的切割品質、速度和設備的功能。

綜上所述，輔助氣體的選擇顯著影響光纖雷射切割機的切割效果。不同的氣體對切割過程有不同的影響，包括切割速度、切割品質、氧化和熱影響區。透過根據材料和應用要求選擇合適的輔助氣體，操作員可以獲得最佳的切割效果並最大限度地減少後處理需求。

5. 噴嘴設計

割嘴的設計和狀況在切割過程中起著至關重要的作用。正確的噴嘴對準和冷卻有助於保持穩定和高效的切割性能。噴嘴在雷射切割過程中起著至關重要的作用，它將輔助氣體輸送到切割區域，並幫助控制氣體的流動、方向以及氣體與被切割材料的相互作用。

以下是噴嘴設計影響光纖雷射切割機切割效果的一些方式：

• 氣體流量和壓力

噴嘴的設計決定了射向切割區域的輔助氣體的流量和壓力。最佳的氣體流量和壓力對於高效切割至關重要。正確設計的噴嘴可確保一致且均勻的氣流，這有助於保持穩定的切割過程並實現清潔和精確的切割。它還有助於有效去除熔融材料並防止過多的熱量積聚。

• 氣體分配和對準

噴嘴設計決定了氣體如何分佈在雷射光束周圍以及如何與切割切口對齊。正確的氣體分佈和對準對於有效去除材料、防止過度飛濺或飛濺以及確保切割過程順利進行至關重要。噴嘴的設計應能將氣體均勻、精確地輸送到切割區域，為雷射光束提供足夠的保護，並最大限度地減少光束發散的風險。

• 噴嘴幾何形狀和冷卻

噴嘴的幾何形狀，包括其形狀、尺寸和內部配置，會影響切割性能。應優化噴嘴設計，以提供材料和噴嘴本身的有效冷卻，最大限度地減少熱影響區域和熱變形。此外，噴嘴的幾何形狀也會影響雷射光束的焦距和聚焦質量，進一步影響切割質量和精度。

• 噴嘴材質及耐用性

噴嘴材料的選擇會影響其耐用性和壽命。噴嘴應耐高溫、耐磨損、與所用輔助氣體發生化學反應。耐用且維護良好的噴嘴可確保長期穩定的性能，最大限度地減少切割過程中頻繁更換和中斷的需要。

• 自適應噴嘴技術

先進的光纖雷射切割機可能採用自適應噴嘴技術，例如可編程高度控製或自動氣體調節。這些技術優化了噴嘴在切割過程中的性能，適應材料厚度、輪廓和切割速度的變化。自適應噴嘴系統有助於提高切割一致性、減少廢品並提高整體生產力。

綜上所述，光纖雷射切割機噴嘴的設計對於切割效果和整體性能起著至關重要的作用。精心設計的噴嘴可確保適當的氣流、分佈和對準，從而實現高效的材料去除、乾淨的切割並最大限度地減少熱影響區。

6.材料厚度

不同的材料厚度需要特定的切割參數才能達到最佳效果。根據材料厚度調整雷射功率、切割速度和焦點位置對於成功切割至關重要。雷射功率、切割速度和焦點位置需要根據材料厚度進行調整，以達到最佳效果。

以下是材料厚度對切割效果的影響：

雷射功率

• 與較薄的材料相比，切割較厚的材料所需的雷射功率通常較高。較厚的材料需要更多的雷射能量來熔化和汽化材料，從而形成切口。
• 如果雷射功率對於材料厚度而言不足，則切割過程可能會緩慢、不完整或導致表面光潔度粗糙。因此，選擇具有足夠功率的雷射來處理所需的材料厚度非常重要。

切割速度

• 與較薄的材料相比，較厚的材料的切割速度通常較慢。這是因為需要更多的雷射能量來穿透和切割材料。
• 較慢的切割速度可以更好地吸熱和散熱，以防止過熱並確保乾淨、光滑的切割。調整切割速度也有助於在不同的材料厚度上保持一致的切割品質。

焦點位置

• 雷射光束的焦點位置對於最佳切割效果至關重要。對於較厚的材料，需要調整焦點以確保雷射能量集中在材料內的正確深度。
• 這種調整有助於確保足夠的能量吸收並避免材料表面過多的能量損失或過度穿透，從而實現乾淨、精確的切割。

輔助氣體壓力

• 雷射切割過程中用作輔助的氣壓對於材料去除和有效切割起著至關重要的作用。
• 對於較厚的材料，可能需要更高的氣壓來增強材料噴射、去除熔融材料並防止形成浮渣或爐渣。
• 足夠的氣壓有助於保持清晰的切割路徑並防止熔融材料重新附著到切割邊緣。

切縫寬度和熱影響區

• 較厚的材料通常會導致較寬的切口寬度，即雷射切割的寬度。雷射光束的能量在穿透較厚的材料時會分散，導致更寬的切口寬度。
• 此外，由於切割過程中產生的熱量增加，較厚的材料可能具有較大的熱影響區。這會影響切割的整體品質和精度，在切割較厚的材料時考慮這些因素非常重要。

根據特定的材料厚度，優化切割參數，包括雷射功率、切割速度、焦點位置、輔助氣壓等，以達到理想的切割效果。製造商通常會提供使用數控雷射切割機切割各種材料厚度的指南和建議，並且可能需要進行實驗來微調特定應用的參數。

7. 材料類型

各種材料對雷射切割的反應不同，它們的成分會影響雷射與它們的相互作用。不同的材料可能需要不同的切割參數和技術。

以下是材質類型如何影響切割效果：

• 吸收率和反射率

不同的材料對雷射光束的吸收和反射率不同。對雷射能量具有高吸收率的材料（例如金屬）通常非常適合光纖雷射切割。

高吸收率可實現高效率的能量傳遞，從而實現有效的切割。另一方面，具有高反射率的材料，例如鋁或銅，切割起來更具挑戰性，因為大量的雷射能量被反射而不是被吸收。為了克服這個問題，可能需要採取額外的措施，例如使用更高的雷射功率或專門的切割技術。

• 熔點和汽化點

材料具有不同的熔點和汽化點，這會影響切割過程。雷射切割涉及熔化和汽化材料，因此熔點較低的材料通常更容易切割。

例如，鋼和不銹鋼等金屬具有較高的熔點，需要更高的雷射功率才能成功切割。相反，丙烯酸樹脂或塑膠等材料的熔點較低，因此更容易用較低的雷射功率進行切割。

• 導熱係數

材料的導熱率會影響雷射切割過程中的熱量耗散。具有高導熱性的材料（例如銅或鋁）往往會更快地將熱量從切割區域傳導出去。

這使得實現高效切割變得更具挑戰性，因為熱量消散得很快，需要更高的雷射功率或更低的切割速度才能保持一致的切割效果。導熱率較低的材料（例如木材或某些塑膠）通常更容易切割，因為它們在切割區域中能更好地保留熱量。

• 材料厚度

材料厚度與切割效果以及材料類型相互作用。無論材料類型如何，較厚的材料都需要更高的雷射功率才能切割。

然而，當涉及不同的材料厚度時，不同的材料可能在邊緣質量、切口寬度和切割速度方面表現出不同的行為。因此，在優化切割參數時，考慮材料類型及其厚度非常重要。

• 材料毒性和安全性

由於其毒性或在受到雷射切割過程的高溫時釋放有害煙霧的能力，被切割的材料可能需要考慮安全因素。某些塑膠或複合材料等材料可能會散發有毒煙霧，需要適當的通風或為此類材料設計的專門雷射切割系統。

為了獲得最佳切割效果，了解被切割材料的特定特性並相應地調整雷射切割參數至關重要。這可能涉及調整雷射功率、切割速度、焦點位置和輔助氣體設定以適應材料類型及其屬性。製造商經常提供使用數控光纖雷射切割機切割不同材料的指南和建議，以幫助使用者實現所需的切割效果。

8. 光束質量

雷射的光束質量，如聚焦性、穩定性和形狀，直接影響切割精度和質量。高品質光束確保更好的切割效果。光束質量是指雷射光束強度的空間分佈及其聚焦在小光斑的能力。

以下是光束品質對切割過程的影響：

• 對焦能力

具有良好光束品質的雷射光束可以聚焦到更小的光點尺寸，從而在焦點處產生更高的功率密度。這種集中的能量透過實現精確和局部的材料去除來促進有效切割。改進的聚焦能力可以實現更銳利的切割和更精細的細節，特別是在薄金屬或複雜圖案等精度要求高的材料中。

• 光束發散角

光束品質也會影響光束發散度，也就是雷射光束遠離雷射光源時的發散。具有低光束發散度的雷射可在較長距離內保持更緊密的光束，從而提供更好的切割性能。較低的光束發散度可確保雷射能量集中在工件上，從而實現更清潔、更精確的切割，特別是對於較厚的材料或切割深度較大時。

• 光束穩定性

光束品質影響切割過程中雷射光束的穩定性。穩定的光束可產生一致且可預測的切割結果，確保整個工件的均勻性。不穩定的光束會導致功率波動，從而導致切割不均勻或切割速度變化。出色的光束品質有助於穩定的雷射運行，最大限度地減少切割缺陷並提高整體切割性能。

• 切割速度

光纖雷射切割機的光束品質會影響切割速度。具有良好光束品質的雷射光束有助於有效地將能量傳輸到材料，從而在不影響切割品質的情況下實現更快的切割速度。較高的切割速度對於生產率和吞吐量至關重要的工業應用特別有利。

• 材料相容性

不同的材料對雷射光束的品質有不同的敏感性。某些材料（例如反射金屬）對光束品質變化特別敏感。

憑藉更好的光束質量，雷射可以實現更高的吸收率，從而提高切割性能並減少對複雜技術的依賴來克服材料挑戰。 CNC 光纖雷射切割機旨在提供高光束質量，確保各種材料的精確切割能力。然而，考慮被切割材料的特定要求並相應地調整切割參數以獲得最佳結果仍然很重要。

9. 輔助氣壓

切割過程中使用的輔助氣體的壓力會影響切割區域中熔融材料和碎片的去除。它有助於確保平穩高效的切割過程。輔助氣體及其壓力的選擇會對切割過程的品質、速度和效率產生重大影響。

以下是輔助氣體壓力對切割效果的影響：

• 輔助氣體流量

輔助氣體的主要目的是在雷射切割過程中去除切口（切割路徑）中的熔融材料。氧氣、氮氣或壓縮空氣等氣體會透過噴嘴直接噴射到材料表面，吹走熔融材料並形成乾淨的切割邊緣。輔助氣體的壓力決定了流量和施加在熔融材料上的力。較高的壓力可以增強熔融材料的去除並有利於更好的切割性能。

• 切割速度和效率

輔助氣體壓力影響切割速度和效率。足夠的氣壓確保有足夠的力量有效地吹走熔融材料。氣體壓力越高，熔融材料從切口排出的速度就越快。這可以實現更快的切割速度和更高的生產率，因為雷射可以更快地在工件上移動，而不會影響切割品質。

• 切縫寬度和熱影響區 (HAZ)

輔助氣體壓力影響切縫的寬度和熱影響區的大小。切口寬度是指切口本身的寬度。較高的氣壓可導致較窄的切口，因為它有助於快速從切割區域去除熔融材料。較窄的切口可以實現更精確的切割，特別是在需要複雜的細節或嚴格的公差時。此外，較高的氣壓有助於減少熱影響區，即切口周圍受熱影響的區域。在需要關注周圍材料熱變形或損壞的應用中，最大限度地減少熱影響區至關重要。

• 材料相容性

不同的材質需要不同的氣壓才能獲得最佳切割效果。應根據切割的材料類型和厚度選擇氣壓。較厚的材料可能需要較高的氣壓才能有效地吹過熔融材料，而較輕的材料可能需要較低的壓力以防止材料過度移位或變形。

需要注意的是，除了壓力之外，輔助氣體的選擇也會影響切割效果。不同的氣體對切割過程有不同的影響，例如氧氣促進放熱反應並提高某些材料的切割速度。

10. 機器維護

數控光纖雷射切割機的定期維護和校準對於一致和準確的切割性能至關重要。確保光學元件和切割配件的正確對準、清潔度和狀況至關重要。

機器維護對於確保光纖雷射切割機的最佳切割效果起著至關重要的作用。定期維護有助於保持機器的性能、準確性和可靠性。

以下是機器維護可能影響切割效果的一些方式：

• 光束對準

正確的光束對準對於實現精確切割至關重要。隨著時間的推移，振動、磨損或機械應力可能會導致光束對準發生偏移。定期維護檢查和調整可確保雷射光束與切割頭和工件保持精確對準。這種對齊直接影響切割的精確度和品質。

• 光學元件清潔

光纖雷射切割機的光學組件（例如透鏡和鏡子）可能會積聚切割過程中的碎片、灰塵或殘留物。髒的光學元件會散射或吸收雷射光束，從而降低其切割功率和精度。定期清潔這些光學器件有助於保持其透明度並確保最佳光束品質以實現有效切割。

• 冷卻系統維護

數控光纖雷射切割機在運作過程中會產生大量熱量，而正常運作的冷卻系統對於維持穩定的切割性能至關重要。定期維護冷卻系統，包括檢查冷卻液液位、清潔過濾器以及檢查水流和溫度，有助於防止過熱並確保一致的切割效率。

• 供氣和壓力

如前所述，輔助氣體及其壓力是切割過程中的重要因素。定期維護應包括檢查和維護供氣系統，確保適當的氣壓，並監測是否有洩漏或阻塞。氣體供應不足或壓力不正確會影響切割品質、速度和整體效率。

• 機械部件的維修

數控光纖雷射切割機有各種機械零件，如馬達、軸承、皮帶、導軌等，需要定期檢查、潤滑和調整。正確維護這些機械部件有助於保持機器的準確性、穩定性和平穩運行，從而直接影響切割品質。

• 軟體更新和校準

雷射切割機通常依賴先進的軟體進行控制和操作。定期軟體更新可確保機器受益於最新的進步和改進，從而提高切割性能。此外，定期校準機器有助於保持精度、補償任何機械磨損並優化切割參數。

透過遵循全面的維護計劃，操作員可以最大限度地減少停機時間、延長機器的使用壽命並確保最佳的切割效果。

結論：

為了使用CNC光纖雷射切割機獲得最佳的切割效果，必須仔細考慮各種因素。必須仔細調整雷射功率、焦距、切割速度、材料類型和厚度、氣體類型和壓力、噴嘴直徑、光束模式、輔助氣體對準和光束品質等因素，以確保精確、高效的雷射切割操作。透過了解這十個因素及其影響，操作人員可以最大限度地發揮各自行業中數控光纖雷射切割機的性能。