激光在在教学、军事、工业上都有应用。其中激光切割机就是其应用之一。激光切割机在金属与非金属的切上都有运用。利用激光束使材料表面的融化。本文将讲述激光切割机的原理。
激光切割机原理——介绍
激光切割机技术采用激光束照射到金属板材表面时释放的能量。使金属板材熔化并由气体将溶渣吹走。由于激光力量非常集中，所以只有少量热传到金属板材的其它部分，造成的变形很小或没有变形。利用激光可以非常准确地切割复杂形状的坯料，所切割的坯料不必再作进一步的处理。
激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率为500～5000瓦。该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低，由于通过透镜和反射镜，激光束聚集在很小的区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热，使金属板材溶化。
利用激光切割设备可切割16mm以下的不锈钢，在激光束中加氧气可切割8～10mm厚的不锈钢，但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可增加到16mm，但切割部件的尺寸误差较大。
作为高科技的激光技术，自问世以来，就一直针对不同的社会需求研发出适合各行业的激光产品，如激光打印机，激光美容机，激光打标数控激光切割机机，激光切割机等产品，由于国内激光产业起步较晚，在技术研发上很大程度落后于一些发达国家，目前国内的激光产品生产厂家生产出来的激光产品，一些关键的零配件如激光管，驱动马达，振镜，聚焦镜等还是采用进品的。这就造成了成本的上升，也加重了消费者的承担。
近年来，随着国内激光技术的进步，在整机及一些零配件的研发生产上已逐渐向国外先进产品靠拢。在某些方面甚至优于国外产品，再加上介格的优势，在国内市场还是占据主导地位。但是在一些精密加工及设备、稳定性和耐性方面，国外先进产品还是占据绝对的优势的。
激光切割机原理——原理
在激光切割机中，其主要工作的是激光管，因此我们要了解激光管。
都清楚的知道激光设备中，激光管的重要性，下面就以现今最为普遍的一种激光管来进行判定。CO2激光管！
激光管的组成是采用一种硬质的玻璃制造的，因此是一种易碎，易裂的物质。要想了解CO2激光管，就必须先要了解激光管的结构，像这种二氧化碳激光器采用的都是层套筒式结构，最为里面的是一层放电管。然而二氧化碳的激光器放电管的直径比激光管的本身都还要粗，放电管的粗细跟光斑的大小所引起的衍射反应成为一种正比，管长的长短跟放电管的输出功率也形成了一种比例。
激光切割机在运作过程中，激光管会产生很大热量，影响了切割机正常工作，因此需要特域冷水机来冷却激光管，确保激光切割机在恒温状态下正常工作。200W的激光器选用CW－6200就可以了，制冷量5．5KW；650W的激光器要选用CW－7800，制冷量能达到23KW。
激光切割机原理——切割特点
激光切割的优点：
优点Ⅰ——效率高
因激光的传输特性，激光切割机上一般配有多台数控工作台，整个切割过程可以全部实现数控。操作时，只需改变数控程序，就可适用不同形状零件的切割，既可进行二维切割，又可实现三维切割。
优点Ⅱ——速度快
功率为1200W的激光切割2mm厚的低碳钢板，切割速度可达600cm／min；切割5mm厚的聚丙烯树脂板，切割速度可达1200cm／min。材料在激光切割时不需要装夹固定。
优点Ⅲ——切割质量好
一：激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0．05mm。
二：切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。
三：材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高，切缝的几何形状好，切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较见表1，切割材料为6．2mm厚的低碳钢板。
优点Ⅳ——切割非接触
激光切割时割炬与工件没有直接接触，不存在有工具的磨损。加工不同形状的零件，不需要更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低，振动小，污染小。
优点Ⅴ——可切割材料多
与氧乙炔切割和等离子切割比较，激光切割材料的种类多，包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。
激光切割机原理——切割方式
Ⅰ汽化切割
是指被加工材料的去除主要是通过使材料汽化的方式进行的。
在汽化切割过程中，工件表而在聚焦激光束的作用下，温度迅速上升到汽化温度，材料大量汽化，形成的高压蒸气以超音速向外喷射。同时在激光作用区内形成“孔洞”，激光束在孔洞内多次反射又使材料对激光的吸收丰迅速提高。
在高压蒸气高速喷射的过程中，切缝内的熔融物被同时从切缝处吹走，直至将工件切断。内于汽化切割主要靠使材料汽化的方式进行，因此所需的功率密度很高，一般应达到每平方厘米就有10的八次方瓦以上。
汽化切割是激光切割一些低燃点材料（如木材、碳和某些塑料）以及难熔性材料（如陶瓷等）时常采月的方法。用脉冲激光器切割材料时也多采用汽化切割的方法。
Ⅱ反应熔化切割
在熔化切割中．如果辅助气流不仅仅是把切缝内的熔融物吹走，而且还能够与工件发生改热反应，使切割过程增加另—热源，这样的切割称为反应熔化切割。通常能与工件发生反应的气体是氧气或含有氧气的混合气休。
当工件表面温度达到燃点温度时，就会发生强烈的燃烧放热反应，可大大提高激光切割的能力。对于低碳钢和不锈钢，燃烧放热反应提供的能量是60％。对于钛等活性金属，燃烧提供的能量大约是90％。
因此，反应熔化切割与激光汽化切割、—般熔化切割相比，所需的激光功率密度更低，仅为汽化切割的1／20，熔化切割的1／2。然而，在反应熔化切割中，内于燃烧反应会使材料表面发生一些化学变化，从而对工件的性能会有影响。
Ⅲ熔化切割
在激光切割过程中，如果增加一个与激光束同轴的辅助吹气系统，使切割过程中熔融物的去除不是单靠材料汽化本身，而主要是依靠高速辅助气流的吹动作用，将熔融物连续不断地从切缝中吹走，这样的切割过程称为熔化切割。
在熔化切割过程中，工件温度不再需要被加热到汽化温度以上，因此所需的激光功率密度可大大降低。由材料熔化与汽化的潜热比可知，熔化切割所需激光功率仅为汽化切割方法的1／10。
Ⅳ激光划片
这种方法主要用于：半导体材料；利用功率密度很高的激光束在半导体构料工件表面划出—个个浅的沟槽，由于这种沟槽削弱了半导体材料的结合力．可通达机械的方法或振动的方法使其断裂。激光划片的质量用表面碎片和热影响区的大小来衡量。
Ⅴ冷切割
这是一种新型加工方法，是随着最近几年紫外波段的高功率准分子激光器的出现而提出来的。它的基本原理：紫外光子的能量同许多有机材料的结合能相近，用这样的高能光子去撞击有机材料的结合键并使其破裂。从而达到切割的目的。这种新技术具有广阔的应用前景，持别是在电子行业中的应用会很广。
Ⅵ热应力切割
脆性材料在激光束的加热下．其表面易产生较大的应力．从而能够整齐、迅油地通过激光加热的应力点引起断裂．这样的切割过程称为激光热应力切割。热应力切割的机理为：激光束加热脆性材料的某一区域．使其产生明显的温度梯度。
工件表面温度较高要发生膨胀．而工件内层温度较低要阻碍膨胀，结果在工件表面产生拉应力．内层产生径向的挤压应力。当这两种应力超过工件本身的断裂极限强度时。便会在工件上出现裂纹。使得工件沿裂纹断开。热应力切割的速度—股为m／s量级。这种切割方法适用于切割玻璃、陶瓷等材料。