激光切割机光路补偿措施

应用扩束镜停止光束准直

光束的束腰直径和远场发散角成反比，束腰直径越大，远场发散角越小。目前扩束镜主要分为折射式和反射式两种，其原理相当于一个倒置的望眼镜。主要作用是经过增加光束的束腰直径来减小远场发散角，进而改善由于光路长度变化惹起的焦点大小和焦点深度的不稳定目前，国内对光束准直方面的研讨不多，其中大多数都是针对折射式的，反射式的研讨较少。折射式扩束镜的设计、加工、调整都较容易，但是由于透镜容易温升过大招致镜片变形，因而，折射式扩束镜仅仅适用于小功率激光的光束准直。而关于像激光切割机这样的大功率光束准直，普通采用反射式扩束镜。但反射式扩束镜的镜面曲率半径难以经过解析的办法肯定，只能经过数值拟合的办法取得，因而，设计、制造、调整都很艰难。为此，经过扩束镜对光束准直的办法来对激光切割机的飞行光路系统停止光路补偿，效果甚微 。

采用变曲率半径镜片（VRM）

经过调整变量泵的输出流量来改动VRM镜片内水槽中的水压，这样就能够改动聚焦透镜的曲率半径，进而改动聚焦方程中的参数f。变曲率半径镜片可以在光路长度改动时动态地调整光束的特征参数，来坚持焦点半径和焦点深度的稳定。VRM系统构造复杂、本钱高、需求闭环控制，国外一些技术先进的产品曾经采用这种光路补偿措施。但是，国内现有技术程度，难以到达预期的运用效果 [1]  。

伺服电机直接驱动的等光程系统

与上述两种光路补偿措施相比，等光程具有构造简单、本钱低、调整便当等优点，能在连续加工中确保聚焦透镜上的光斑面积不变；同时，还能依据不同的切割工艺请求，改动切割时焦点半径和焦点深度的大小。目前，国内关于等光程方面研讨还不多，如天津城市建立学院的扬晓东等，提出了光路长度补偿系统的三种机构设计计划，并从机构的角度对其停止了剖析和比拟，其办法的提出对激光切割机飞行光路的设计具有一定的指导意义。采用机构来完成光路补偿，会使设备的构造尺寸过大，同时增加了设备的复杂水平，装置调整难度大。随着伺服控制技术的日益成熟，采用伺服电机直接驱动等光程安装具有构造简单，调整便当等优点，是一种经济、适用的光路补偿计划。伺服电机直接驱动的等光程光路补偿计划主要包括激光发作器、固定于机身上的反射镜、伺服电机驱动的运动安装上的补偿反射镜、横梁上的反射镜、z轴上的反射镜片。当固定在z轴上的切割头作x，y向运动时，补偿反射镜作S向运动来补偿光路长度的变化,进而坚持激光切割机在连续切割加工时焦点半径和焦点深度不变。当有不同加工需求时，比方切割不锈钢薄板与低碳钢厚板，需求不同的焦点大小、焦点深度、行走速度，此时，可经过控制器改动等光程安装的初始位置来改动光路长度，进而改动透镜外表光束直径，最终改动焦点大小和焦点深度,以满足不同加工需求 [1]  。