隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，在航空器制造、工程機(jī)械、交通運(yùn)輸、石油化工、農(nóng)牧機(jī)械等工業(yè)部門中，已經(jīng)廣泛采用管材制造零件。在實(shí)際生產(chǎn)中，管材有生產(chǎn)成本低、加工成形性好、結(jié)構(gòu)件重量輕以及節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，所以管材切割在工業(yè)領(lǐng)域中有著很重要的地位。由于管材的形狀、尺寸及應(yīng)用場合的不同，而且管材切割受加工質(zhì)量等因素的制約，因此選用合理的加工設(shè)備、加工方法以及工藝措施是十分重要的。
管材切割存在著諸多不便，而國內(nèi)傳統(tǒng)的切割方法雖然也能達(dá)到應(yīng)用效果，但是加工效率低下、加工效果較差，因此將管材切割與激光技術(shù)相結(jié)合，會使管材切割領(lǐng)域有著更加廣闊的發(fā)展前景。今天小編就來談一下管材激光切割機(jī)的主要關(guān)鍵技術(shù)有哪些：
導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)
激光切割設(shè)備中，導(dǎo)光系統(tǒng)的作用是把激光發(fā)生器輸出的光束引導(dǎo)到聚焦光路的切割頭上。對于激光切割管材，要得到高質(zhì)量的切縫就需要聚焦光束的聚焦光斑直徑小、功率高，這就使得激光發(fā)生器進(jìn)行低階模輸出。
在進(jìn)行管材激光切割時，為了獲得較為細(xì)小的光束聚焦直徑，激光的橫模階次要小，最好是基模。激光切割設(shè)備的切割頭帶有聚焦透鏡的，激光光束通過透鏡聚焦后，就能獲得較小的聚焦光斑，這樣就可進(jìn)行高質(zhì)量的管材切割。
切割頭的軌跡控制
在管材切割中，被加工的管材屬于空間曲面，形狀比較復(fù)雜，如果用常規(guī)方法編程加工會有一定的困難，這就要求操作人員根據(jù)加工工藝要求，選擇正確的加工路徑以及合適的參考點(diǎn)，利用數(shù)控系統(tǒng)記錄下各軸的進(jìn)給情況以及參考點(diǎn)的坐標(biāo)值，再通過激光切割系統(tǒng)的空間直線和圓弧插補(bǔ)功能，記錄加工過程的坐標(biāo)值，并生成加工程序。所以研究激光光束與切割管材的自動垂直功能也是管材激光切割的重要技術(shù)內(nèi)容之一。
激光切割焦點(diǎn)位置的自動控制
為了保證激光切割管材的切割質(zhì)量，可以通過自動測量和控制裝置使焦點(diǎn)相對工件表面的垂直方向不變，這是激光切割管材的關(guān)鍵。目前，我們通過對激光焦點(diǎn)位置的控制與激光加工系統(tǒng)直線軸（X-Y-Z ）的一體化，使激光切割頭的運(yùn)動更加輕巧靈活，而且對焦點(diǎn)的位置都能了如指掌，避免了切割頭在加工過程中與切割管材或者其他物件發(fā)生碰撞。
主要工藝參數(shù)的影響
激光切割管材在當(dāng)今工業(yè)社會的應(yīng)用越來越廣泛，所要切割的管材也越來越多樣化，且管類零件自身也有其復(fù)雜性，因此根據(jù)切割管材的材質(zhì)、形狀和加工要求，選擇合適的激光切割工藝參數(shù)，獲得最佳的切割效率和切割質(zhì)量，成為所有激光切割系統(tǒng)用戶最關(guān)心的問題。
⑴光功率的影響。
對于連續(xù)波輸出的激光發(fā)生器來說，激光功率的大小會對激光切割產(chǎn)生重要的影響。理論上來說，激光切割管材設(shè)備的激光功率越大可獲得的切割速度越大，但是結(jié)合管材自身的特點(diǎn)，最大的切割功率并非最佳的選擇。當(dāng)提高切割功率時，激光自身的模式也發(fā)生變化，這就會影響激光光束的聚焦。在實(shí)際加工中，我們常常會選擇在小于最大功率的情況下，讓焦點(diǎn)獲得最高的功率密度，從而保證整個激光切割的效率與切割質(zhì)量。
⑵切割速度的影響。
激光切割管材時必須保證切割速度在一定的范圍內(nèi)才能獲得較好的切割質(zhì)量。如果切割速度偏慢，過多的熱量就會堆積在管材表面，熱影響區(qū)變大，割縫變寬，排出的熱融材料燒灼切口表面，使得切口表面變得粗糙。當(dāng)切割速度加快時，管材圓周平均切縫寬度變小，而且被切割管徑越小這種影響越明顯。隨著切割速度的加快，激光作用的時間縮短，管材吸收的總能量變少，管材前端溫度下降，割縫寬度減小，如果切割速度過快，會出現(xiàn)管材割不穿或者割不斷的情況，從而影響整個切割質(zhì)量。
⑶管徑大小的影響。
激光切割管材時，管材自身的特性對加工過程也會產(chǎn)生很大的影響。例如圓管管徑的大小對加工質(zhì)量有著明顯的影響，通過對激光切割薄壁無縫鋼管的研究發(fā)現(xiàn)，激光切割管材設(shè)備在各項(xiàng)工藝參數(shù)保持不變的情況下，管徑不斷增加切縫寬度也會不斷增加。
⑷輔助氣體的種類與壓力。
切割非金屬和部分金屬管材時，可以使用壓縮空氣或者惰性氣體（如氮?dú)猓┳鳛檩o助氣體，而對于大多數(shù)金屬管材則可以使用活性氣體（如氧氣）。在確定輔助氣體的種類之后，確定輔助氣體的壓力大小也顯得極為重要。當(dāng)以較高的速度切割管壁厚度較小的管材時，則應(yīng)提高輔助氣體的壓力，以防止切口出現(xiàn)掛渣；當(dāng)切割管壁厚度較大或者切割速度較慢時，應(yīng)適當(dāng)降低輔助氣體的壓力，以防止出現(xiàn)管材割不穿或者割不斷。
在激光切割管材時，光束焦點(diǎn)所處的位置也十分重要。切割時焦點(diǎn)位置一般在切割管件的表面位置，當(dāng)焦點(diǎn)處于較好位置時，割縫最小，切割效率最高，同時獲得的切割效果也最好。大多數(shù)情況下，光束焦點(diǎn)調(diào)整到噴嘴下方，噴嘴與管材表面的間距大約為1.5mm。與此同時，激光脈沖波形、光輸出模式等因素也都對切割效果產(chǎn)生一定的影響。
激光切割管材離不開硬件─激光切割系統(tǒng)（包括激光發(fā)生器）和軟件─激光切割工藝這兩方面技術(shù)的支撐。從硬件來看，未來的激光割管機(jī)會朝著高速度、高精度、高自動化、柔性化、功能多樣化的方向發(fā)展；從軟件來看，未來的激光切割會與數(shù)控技術(shù)不斷結(jié)合，以開發(fā)出新的軟件，因此對激光切割工藝數(shù)據(jù)的收集與整理，建立和完善專家系統(tǒng)，對整個激光切割行業(yè)的發(fā)展都具有重要意義與研究價值。