[摘 要]本次主要采用的是ＣＯ２激光的切割雕刻类机器，围绕着激光的切割机其对于板型材料实际加工缺陷性问题，构思出了相应地改进优化实施方案，以能够通过该改进方案地有效性实施，切实地避免加工缺陷性问题的出现，提高板材材料加工效率与质量。
[关键词]激光；切割机；板型材料；加工；缺陷；改进方案；研究；
前 言：
为了能够更好地研究激光的切割机其对于板型材料实际加工缺陷性问题，并制定出最具科学性地改进优化方案，本次研究主要采用ＣＯ２激光的切割雕刻类机器，功率即为1.4kw，其最大输出的功率即为120w，其最大的移动速度即为355cm/s。移动的加速度能够达到重力的加速度4倍以上，其定位的精准度为5μｍ。如图1所示，为Trotec Job Control该控制系统软件基础参数的设置。从而能够切实地了解与掌握激光的切割机其对于板型材料实际加工缺陷性问题，制定出有针对性地改进方案，提高激光的切割机在进行板型材料切割加工期间的总体加工质量。
图1 参数设置示图
1、加工缺陷的实验研究设计
以下为具体的实验研究操作步骤：其一，为保证激光的切割机实际额定的功率状况下，可对该板材实施有效性地分离切割，高熔点的板材采用的是0.5mm厚度，而低熔点的材料则厚度为3-10mm；其二，激光束的移动速度为1.775cm/s，激光脉冲的频率为10000Hz,针对于每种板材均在20%功率时逐步将激光器的功率增加，每次提高幅度是其最大功率20%左右，一直到时先板材合理分离的实施效果为止；其三，为保证该板材外部变量所存在不确定性的因素，便于后期测量及其它实验操作，需确保所有的板材切割处于相同离焦量当中，采用相同镜片及相同切割路径；其四，依据该实验研究当中板材表面热影响、切缝的宽度及切面的纹理等，再结合切割质量标准指标，对被切割的材料其对于激光切割适用性予以精准地判断分析。在本次实验研究当中所应用的材料均按照塑料、木材、金属等材质予以精细化地区分，因板材的型号相对较多，故本次实验研究仅抽取具有代表性地一些主流性材料，如ＰＣ、ＰＥ、ＰＰ等高分子的塑料板材等；其五，结合本次实验研究结果，针对本次实验研究材料存在着加工缺陷性问题，制定出相应地改进优化方案，以能够降低切割缺陷性问题的几率，提高激光的切割机实际操作质量与效率，保证板材材料综合质量。
2、改进方案
2.1 高分子材料改进方案
对于易熔、易燃等加工缺陷性问题，应当从该激光的切割机辅助性气体与切割各项参数入手，充分参考于Caiazz等相关专业人士的实验操作，采用ＣＯ2激光的切割机，其功率的峰值是1.5kw，针对ＰＣ、ＰＥ、ＰＰ等高分子的塑料板材，开展实验研究。其一，采用压缩性空气、氩气、氮气等这些气体为辅助性气体，对比分析不同压力强度窒息对于切割质量所产生的相关影响。该实验操作结果表明，这三种辅助性气体所起到的板材阻燃性效果并无较为明显地差异性；采用固定的切速率为2.5ｍ／ｍｉｎ、割功率为1000w期间，该辅助性气体的压力强大相对较大，材料受热熔化的废料也相对较少，处于三倍的大气压力强度状态时，差异性不明显；其二，处于200-1400Ｗ的功率条件下实施切割加工操作，若切割速度比例相对较大，则受热熔化废料的体积也就相对较大，其上、下表面切缝的宽度与会逐渐增加；其三，板材实际厚度其与切割的速度，对于三种材料表面的粗糙程度Ｒａ并无相应的影响；可以材料表面的粗糙程度伴随着切割的功率逐渐增加而增大；那么，在综合了以上具体实验操作的结果，再结合前文的设计实验，应用经过改进优化后切割加工的方案；使用三倍的大气压力强度非活性的气体为该辅助性气体；机器低功率为200w，并对应适当的切割速度予以切割加工。如图2所示，针对这三种的高分子形式材料，实施改进优化性设计之后实验的基础数据信息。受限制情况下实验所应用低功率的激光类切割机自身性能，并不能够重现出Caiazz等相关专业人士的实验操作环境状况。但是，从该数据信息中即可得出，以ＰＣ、ＰＥ、ＰＰ等高分子的塑料板材为代表性易熔、易燃性高分子的材料，在该改进优化方案之下，采用激光的切割可获取极佳切割加工效果。
图2 改进优化的方案之下切割的基础数据示图
2.2 高透明度的材料改进方案
对于高透明度的材料，相关技术人员可参考于焦俊科等相关专业人士的实验操作，采用ＣＯ2双束激光切割法。如图3所示，采用低功率的ＣＯ2聚集性激光为该标记的光簇，让该聚焦的光斑可充分地照射于透明的板材内部当中，依据切割路径适当移动，该聚焦的能量可在表面位置划上一道痕迹，再利用主ＣＯ2激光的平行光簇，合理地沿着该划线的方向实施扫描操作，以将主激光的能量实际传递率有效提升，高质量地完成该切割加工操作。因本次实验研究所应用的是Trotec型号激光的切割机，处于唯一激光源条件之下，进行以PMMA板与透明的ＰＣ板为主要实验研究对象的改进优化性设计方案。其一，现采用1.5inch焦距透镜为标记性光簇出射口，并利用功率为20w、1.775cm/s标准移动的速度，在该光斑聚焦至板材的内部，标记ＰＣ板具体切割的路径；其二，标记完毕后，需将焦距更换成4inch透镜为标记性光簇出射口，予以重新聚焦操作，处于1.775cm/s相同的移动速度条件之下，梯度为10w、功率为60-120w，逐次沿着相同条件标记的路径开展切割加工操作。如图4所示，把首次板材的成功切割功率记录下来，并将具体的切割加工质量记录下来；其三，为确保所标记的路径可重合于其切割的路径，就需保证该板材其在标记及其切割加工操作期间并未出现横向的移动情况；那么，本次实验研究的结果可表明，采用小功率的激光聚焦系所在标记、较大功率激光的切割这种改进优化性切割方案，其对于透明板材的作用相对较为突出，相比较于直接采用单束性ＣＯ2大功率的激光切割，它切面的纹理实际粗糙程度、热度、切缝的平均宽度等各项质量指标均可符合于相关标准，在激光的切割机有限功率状况之下，可将原有无法进行切割的相应透明材料切割的可能性提升，并将激光切割实际能效比例有效提高。
图3 双激光的切割状况之下透明板材的示图
图4 改进方案的切割数据示图
3、结语
综上所述，通过上述实验研究，可得出以下结论：采用激光的切割加工手段，存在着一定加工缺陷性问题的板材以复合性材料、高分子性材料及人工合成性材料为主；在切割操作期间所形成高温的环境，会导致化学的稳定性性逐渐降低，易变性、易熔、易燃、产生腐蚀废料及废气等板材，通常存在着一定加工的缺陷性问题；热导率较高、实际阻燃效果相对较差的一类板材，会因热效应较大的面积，并不适用于该激光切割加工法；高反射率及高透明的材料，其处于功率不足状态下极易出现无法进行切割加工的情况；针对于部分存在着切割缺陷性问题的材料，已提供有针对性地改进优化实施方案。但是，在今后激光的切割机还需要通过大量地创新性设计予以不断地改进及优化。
参考文献:
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论文作者:尹文军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：激光论文; 板材论文; 加工论文; 功率论文; 切割机论文; 材料论文; 缺陷论文; 《电力设备》2018年第17期论文;