本發(fā)明涉及一種激光切割工藝，尤其是一種激光切割小孔工藝，屬于激光切割技術領域。

背景技術：

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加熱至汽化溫度，蒸發(fā)形成孔洞，隨著光束對材料的移動，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫，完成對材料的切割。

由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能夠獲得較好的切割質量。

激光切割切口細窄，切縫兩邊平行并且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm。

切割表面光潔美觀，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序，無需機械加工，零部件可直接使用。

材料經(jīng)過激光切割后，熱影響區(qū)寬度很小，切縫附近材料的性能也幾乎不受影響，并且工件變形小，切割精度高，切縫的幾何形狀好，切縫橫截面形狀呈現(xiàn)較為規(guī)則的長方形。

正因為激光切割具有眾多優(yōu)點，故被廣泛的應用，在現(xiàn)有的激光切割機的切割工藝中，當開孔的直徑低于金屬壁厚的2.5倍時，激光切割時無法實現(xiàn)的，如金屬板壁厚為5mm時，激光開孔的直徑不得低于12.5mm，致使激光切割設備的不能發(fā)揮最大的功效，降低了激光切割機應用范圍。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種激光切割小孔工藝，能夠加工直徑小于金屬板壁厚的小孔，最小能夠達到金屬板壁厚的0.4倍，能夠提高激光切割機的功效，提高激光切割機的應用范圍。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種激光切割小孔工藝，包括以下步驟：

步驟1、定位金屬板，將待切割小孔的金屬板放置于加工平臺上，夾緊定位；

步驟2、設置匹配小孔輪廓的激光運動軌跡；

步驟3、設置激光切割機工藝參數(shù)，功率為1500W-2500W、脈沖頻率為60HZ-120HZ；

步驟4、切割成型，激光切割機結合輔助氣體穿孔并按照運動軌跡完成切割。

所述的小孔，是指金屬板開孔的直徑小于金屬板壁厚，最小能夠達到金屬板壁厚的0.4倍，而現(xiàn)有技術開孔直徑不得小于金屬板壁厚2.5倍，故本發(fā)明提高了激光切割機的功效，使激光切割機應用范圍更加廣泛。

采用本發(fā)明，首先在步驟1中，對切割小孔的金屬板安放、定位和夾緊，才能使在切割過程中，金屬板保持穩(wěn)定，避免在切割過程中金屬板擺動，影響小孔的加工精度。

然后在步驟2中，按照待切割小孔的輪廓設置激光運動軌跡，保證切割完成后，金屬板上小孔滿足加工需求。

然后在步驟3中，設置激光切割機工藝參數(shù)，如果參數(shù)過小會造成穿不透金屬板，如果參數(shù)過大會造成過燒，使小孔的加工精度得不到保證，所以在切割金屬板時，合適的工藝參數(shù)顯得尤為重要，為了得到合適工藝參數(shù)，通過多年的實踐，多次試驗，終于掌握了一套完善的小孔切割技術，如金屬板壁厚為5mm時，可采用的工藝參數(shù)可以是：功率為1500W、脈沖頻率為60HZ；金屬板壁厚為16mm時，可采用的工藝參數(shù)可以是：功率為2500W、脈沖頻率為120HZ。需要說明的是本說明書所列舉的示例值只是優(yōu)選的數(shù)值，便于理解本發(fā)明，在該數(shù)值上下波動的狀態(tài)下，也是能夠實現(xiàn)本發(fā)明的。

最后在步驟4中，對小孔進行切割成型，激光切割機結合輔助氣體穿孔并按照運動軌跡完成切割，輔助氣體能夠吹掉熔化的液態(tài)金屬，避免了冷卻后小孔上出現(xiàn)金屬瘤的情況；激光切割機按照預先設定好的運動軌跡和工藝參數(shù)對金屬板進行切割，完成對小孔的加工。

進一步的，步驟1中，金屬板壁厚為5mm-16mm，小孔的直徑為2mm-5mm。如金屬板壁厚為5mm時，可切割的小孔直徑為2mm，金屬板壁厚為16mm時，可切割的小孔直徑為5mm。

進一步的，步驟1中，金屬板為碳鋼、不銹鋼、鋁或鋁合金。

進一步的，步驟2中，運動軌跡的起始點設置于小孔輪廓線內(nèi)側，經(jīng)切入線引入小孔輪廓線。由于穿孔時需要比切割時更大的熱輸入，穿孔點的金屬熔化面積比切割過程中的大，能夠避免加工完成后小孔出現(xiàn)缺口的情況。

進一步的，所述起始點設置于小孔輪廓線的中心。本設計的目的是使穿孔點最大的遠離小孔輪廓線，減小穿孔點的熱量影響小孔切割，同時便于穿孔點的設置。

進一步的，步驟4中，激光切割機噴嘴與金屬板的距離為0.7mm-1.5mm。如金屬板壁厚為5mm時，噴嘴與金屬板的距離為1.5mm，金屬板壁厚為16mm時，噴嘴與金屬板的距離為0.7mm。

進一步的，步驟4中，采用瞬間爆破穿孔，激光切割機的瞬間功率為3000W。瞬間爆破穿孔能夠減少穿孔的持續(xù)時間，從而減少穿孔熱輸入對小孔切割時的影響。

進一步的，步驟4中，切割噴嘴的運動速度為500mm/min -2000mm/min。如金屬板壁厚為5mm時，切割噴嘴的運動速度為2000mm/min，金屬板壁厚為16mm時，切割噴嘴的運動速度為500mm/min。

進一步的，步驟4中，碳鋼切割小孔的輔助氣體為氧氣，不銹鋼、鋁或鋁合金切割小孔的輔助氣體為氮氣。碳鋼切割小孔的輔助氣體為氧氣，能夠吹掉熔化的液態(tài)金屬的同時具有助燃效果；當然也可以采用空氣，但助燃效果不及氧氣，還可以采用氮氣，但小孔切割質量不如氧氣。不銹鋼、鋁或鋁合金切割小孔的輔助氣體為氮氣，能夠吹掉熔化的液態(tài)金屬，同時能夠保護切割斷面不被氧化，保證小孔外觀質量；當然也可以采用氬氣等惰性氣體，但是成本過高。

進一步的，步驟4中，碳鋼切割小孔的輔助氣體的壓力為0.4MPa-0.7MPa，不銹鋼、鋁或鋁合金切割小孔的輔助氣體的壓力為1.2MPa-3.5MPa。金屬板壁厚不同，熔化金屬量便不同，所需吹掉液態(tài)金屬的氣體壓力便不同；不同的金屬材質的特性不同，故輔助氣體的壓力也不同，能夠保證加工質量的同時節(jié)約輔助氣體；如碳鋼板壁厚為5mm時，輔助氣體的壓力為0.4MPa，不銹鋼板壁厚為16mm時，輔助氣體的壓力為3.5MPa。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的一種激光切割小孔工藝，能夠加工直徑小于金屬板壁厚的小孔，最小能夠達到金屬板壁厚的0.4倍，能夠提高激光切割機的功效，提高激光切割機的應用范圍。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是匹配小孔輪廓的激光運動軌跡示意圖；

圖2是切割成型的小孔示意圖。

圖中標記：11-起始點、12-切入線、13-小孔輪廓線、2-小孔、3-金屬板。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

實施例1：

如圖1和圖2所示，本實施例以壁厚為5mm的碳鋼板，激光切割直徑為2mm的小孔為例。

本實施例的一種激光切割小孔工藝，包括以下步驟：

步驟1、定位金屬板3，將待切割小孔的金屬板3放置于加工平臺上，夾緊定位；

步驟2、設置匹配小孔2輪廓的激光運動軌跡；

步驟3、設置激光切割機工藝參數(shù)，功率為1500W、脈沖頻率為60HZ；

步驟4、切割成型，激光切割機結合輔助氣體穿孔并按照運動軌跡完成切割。

本實施例中，步驟1中，金屬板3壁厚為5mm，小孔2的直徑為2mm。

本實施例中，步驟1中，金屬板3為碳鋼。

本實施例中，步驟2中，運動軌跡的起始點11設置于小孔輪廓線13內(nèi)側，經(jīng)切入線12引入小孔輪廓線13。優(yōu)選的，起始點11設置于小孔輪廓線13的中心。

本實施例中，步驟4中，激光切割機噴嘴與金屬板3的距離為1.5mm。

本實施例中，步驟4中，采用瞬間爆破穿孔，激光切割機的瞬間功率為3000W。

本實施例中，步驟4中，切割噴嘴的運動速度為2000mm/min。

本實施例中，步驟4中，輔助氣體為氧氣。

本實施例中，步驟4中，輔助氣體的壓力為0.4MPa。

實施例2：

如圖1和圖2所示，本實施例以壁厚為8mm的不銹鋼，激光切割直徑為3mm的小孔為例。

本實施例的一種激光切割小孔工藝，包括以下步驟：

步驟1、定位金屬板3，將待切割小孔的金屬板3放置于加工平臺上，夾緊定位；

步驟2、設置匹配小孔2輪廓的激光運動軌跡；

步驟3、設置激光切割機工藝參數(shù)，功率為1800W、脈沖頻率為75HZ；

步驟4、切割成型，激光切割機結合輔助氣體穿孔并按照運動軌跡完成切割。

本實施例中，步驟1中，金屬板壁3厚為8mm，小孔2的直徑為3mm。

本實施例中，步驟1中，金屬板3為不銹鋼。

本實施例中，步驟2中，運動軌跡的起始點11設置于小孔輪廓線13內(nèi)側，經(jīng)切入線12引入小孔輪廓線13。優(yōu)選的，起始點11設置于小孔輪廓線13的中心。

本實施例中，步驟4中，激光切割機噴嘴與金屬板3的距離為1.3mm。

本實施例中，步驟4中，采用瞬間爆破穿孔，激光切割機的瞬間功率為3000W。

本實施例中，步驟4中，切割噴嘴的運動速度為1600mm/min。

本實施例中，步驟4中，輔助氣體為氮氣。

本實施例中，步驟4中，輔助氣體的壓力為1.8MPa 。

在另一實施例中，步驟1中，金屬板3還可以為鋁或鋁合金。

實施例3：

如圖1和圖2所示，本實施例以壁厚為12mm的鋁板，激光切割直徑為4mm的小孔為例。

本實施例的一種激光切割小孔工藝，包括以下步驟：

步驟1、定位金屬板3，將待切割小孔的金屬板3放置于加工平臺上，夾緊定位；

步驟2、設置匹配小孔2輪廓的激光運動軌跡；

步驟3、設置激光切割機工藝參數(shù)，功率為2200W、脈沖頻率為100HZ；

步驟4、切割成型，激光切割機結合輔助氣體穿孔并按照運動軌跡完成切割。

本實施例中，步驟1中，金屬板3壁厚為12mm，小孔2的直徑為4mm。

本實施例中，步驟1中，金屬板3為鋁。

本實施例中，步驟2中，運動軌跡的起始點11設置于小孔輪廓線13內(nèi)側，經(jīng)切入線12引入小孔輪廓線13。優(yōu)選的，起始點11設置于小孔輪廓線13的中心。

本實施例中，步驟4中，激光切割機噴嘴與金屬板3的距離為1.0mm。

本實施例中，步驟4中，采用瞬間爆破穿孔，激光切割機的瞬間功率為3000W。

本實施例中，步驟4中，切割噴嘴的運動速度為1100mm/min。

本實施例中，步驟4中，輔助氣體為氮氣。

本實施例中，步驟4中，輔助氣體的壓力為2.7MPa。

在另一實施例中，步驟1中，金屬板3還可以為不銹鋼或鋁合金。

實施例4：

如圖1和圖2所示，本實施例以壁厚為16mm的鋁合金板，激光切割直徑為5mm的小孔為例。

本實施例的一種激光切割小孔工藝，包括以下步驟：

步驟1、定位金屬板3，將待切割小孔的金屬板3放置于加工平臺上，夾緊定位；

步驟2、設置匹配小孔2輪廓的激光運動軌跡；

步驟3、設置激光切割機工藝參數(shù)，功率為2500W、脈沖頻率為120HZ；

步驟4、切割成型，激光切割機結合輔助氣體穿孔并按照運動軌跡完成切割。

本實施例中，步驟1中，金屬板3壁厚為16mm，小孔2的直徑為5mm。

本實施例中，步驟1中，金屬板3為鋁合金。

本實施例中，步驟2中，運動軌跡的起始點11設置于小孔輪廓線13內(nèi)側，經(jīng)切入線12引入小孔輪廓線13。優(yōu)選的，起始點11設置于小孔輪廓線13的中心。

本實施例中，步驟4中，激光切割機噴嘴與金屬板的距離為0.7mm。

本實施例中，步驟4中，采用瞬間爆破穿孔，激光切割機的瞬間功率為3000W。

本實施例中，步驟4中，切割噴嘴的運動速度為500mm/min。

本實施例中，步驟4中，輔助氣體為氮氣。

本實施例中，步驟4中，輔助氣體的壓力為3.5MPa。

在另一實施例中，步驟1中，金屬板3還可以為不銹鋼或鋁。

采用本發(fā)明的一種激光切割小孔工藝，能夠加工直徑小于金屬板壁厚的小孔，最小能夠達到金屬板壁厚的0.4倍，能夠提高激光切割機的功效，提高激光切割機的應用范圍。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。