[发明专利]一种金属薄板的光纤激光切割叶型孔能量调控方法

摘要

本发明属于金属板材的高效、高精度、高质量激光切割成形技术领域，涉及一种金属薄板的光纤激光切割叶型孔能量调控方法。首先对加工图形进行合理的分割，把整个加工图形分为四段，使圆弧半径差别较大的区域分割成单独的线段，然后采用一种“四段变速度+变功率能量补偿”相结合的方法对激光切割过程中金属薄板独立的线采取能量调控的方式降低加工过程中圆弧较小段的烧蚀和挂渣，通过降低金属薄板圆弧半径较小处激光能量密度以平衡由于散热和热累计带来的能量，提高切割精度，减少烧蚀和挂渣，并且使大圆弧轮廓度误差满足技术要求。

主权项

1.一种金属薄板的光纤激光切割叶型孔能量调控方法，其特征在于，具体步骤如下：/n步骤一：将需要加工叶型孔(2)的金属薄板(1)放在加工工作台上；/n步骤二：在激光器的激光头(5)下方安装单层锥形的激光喷嘴(6)，激光喷嘴(6)的直径为1.5mm-2mm，调整激光喷嘴(6)距离金属薄板(1)表面高度0.5-0.8mm；/n步骤三：利用机床联动移动激光头(5)，置于需要切孔的位置，调整激光头(5)和图形起始点重合，防止在切割过程中金属薄板(1)边界对切割孔的影响，在叶型孔(2)的长度和宽度方向留有余量，保证叶型孔长度和宽度方向距离板材边缘的距离h≧10mm；/n步骤四：辅助气体为惰性气体，防止高温氧化，设置气体压力为0.8MPa-1.2Mpa，离焦量为-1mm-0，在加工过程中，气体压力和离焦量不变；/n步骤五：根据叶型孔(2)的相邻圆弧半径相对差值和相邻段最小圆弧半径划分叶型孔图形，其中，相邻圆弧半径相对差＝(相邻大圆弧半径-相邻小圆弧半径)/相邻大圆弧半径；当相邻段圆弧中至少有一个圆弧半径小于10mm，并且相邻圆弧半径相对差大于20％时，需要分割成不同的段；根据分割原则把叶型孔图形划分为四段，分别为L1、L2、L3和L4，四段所对应的圆弧的半径依次为小于1mm、大于45mm、小于0.5mm、大于40mm，其中，L2段和L4段相对称，L2段位于L4段的内侧；/nL1段和L3段相对称，分别为叶型孔(2)的两个端部，均由两段圆弧组成，L1段的两端分别与L2段和L4段一侧的端部相连，L3段的两端分别与L2段和L4段另一侧的端部相连，四段顺次连接围成叶型孔(2)的轮廓；/nR1和R2分别为L1段和L3段所对应的圆弧的半径，加工时，减小R1、R2的尺寸0.5-1d，减小h的尺寸1-2d，以补偿由于激光光斑直径带来的误差，其中d为激光光斑直径；/n调整L1段和L3段的弧长为6-10D，D为L1段和L3段各自所对应的圆弧的直径；当D≧0.5mm时，选择弧长6-7D，D≦0.5mm时，选择弧长8-10D；H1和H2为L1段在所对应的圆弧两侧的弧长，H3和H4为L3段在所对应的圆弧两侧的弧长，且H1＝H2，H3＝H4；L1段和L3段的弧长确定后，根据叶型孔(2)的弧形和弧长，调整L2段和L4段的弧长；/n用不同颜色标定加工所需不同参数的线，根据圆弧半径对不同颜色线分别设置激光功率、切割速度参数，L2段和L4段设定相同的激光参数，L1段和L3段设定不同的激光参数，具体参数设置为：L1段激光功率<L2段激光功率，L1段切割速度>L2段切割速度，L3段激光功率<L1段激光功率，L3段切割速度>L1段切割速度，保证激光输入的线能量密度I满足：L1段线能量密度100w·min/m≦I₁≦105w·min/m，L2段和L4段线能量密度115w·min/m≦I₂≦120w·min/m，L3段线能量密度85w·min/m≦I₃≦90w·min/m，其中I＝激光功率P/切割速度V；/n步骤六：根据金属薄板(1)的板材厚度设置切割方式，板材厚度小于等于3mm时设定为直接切割，板材厚度大于3mm时设定为穿孔切割，根据整个叶型孔(2)的线条加工方向首尾相接的原则设置各段切割方向使其一次性加工，避免激光头(5)走空程对加工精度的影响，然后按照步骤四和步骤五的激光参数加载激光，加工完成后冷却时间大于1min。/n