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激光切割机如何切割大角度斜面

2015.08.04 757 字号

  激光切割通常是在水平面上或略带小角度倾角的板材上进行的,但在大角度斜面上进行切割国内尚未见报道。图1是汽轮机斜围带形孔型腔示意图。材料厚度6mm,整个圆台面上约有60个型孔,圆台大于? 3000mm。要求加工后各孔的间距误差不超过± 0.05mm,节距累积总误差不超过0.5mm;倾角a=31°,b=0.5°,q=41.37°,这三个角度的误差要求都不小于 ± 0.005°, 要求型腔表面光滑。过去一起采用线切割进行加工,生产效率低,工作量大,无法保证生产周期。因此,研究了用激光切割替代常规线切割加工方法,满足批生产需要。

  (1) 为实现总倾角31.5°的斜面切割,需制作图2的高精度切割工装,工装节距定位孔距的尺寸公差控制在±0.01mm以内,围带采用分段加工后组焊,解决了整圈斜围带超过? 3000mm。无法加工的难题。

  (2) 调整好激光加工参数耦合,在激光功率P = 1260W,切割速度v = 1.4m/min,普通氧气(纯度99.8%)作为辅助气体,气体压力为0.08MPa时,可实现大角度斜面激光切割,切缝宽度约为0.18mm。

  (3) 激光头喷嘴离工件的距离变化和入焦量对切口质量有重要影响,喷嘴离工件太远将使切缝加宽,粗糙度提高,距离太近喷嘴很容易与工件发生碰撞。距离控制在离工件0.5~0.8mm之间,切割后的型腔表面质量较好。入焦量(即激光焦点在工件内部的位置)约1mm,可保证切口平整,切缝入口处不出现倒角,获得良好的表面加工质量。

  (4) 由于是三维空间闭合曲面加工,在加工程序制作上,既要考虑型面建模的精度,又要考虑程序直线插补步长,实验表明直线插补步长取0.02mm,效果较好。

  经万余个型孔加工批量生产表明,采用激光在大角度斜面上进行切割加工是可行的,只要激光参数耦合性合理,并控制好喷嘴离工件的距离、入焦量、程序直线插补步长,可实现31.5° 斜面,板厚6mm工件的精度加工,型孔加工后粗糙度达Ra 3.2mm。单个型孔从原来线切割加工时间为90min,减少到激光加工的34s,加工效率提高百余倍。