# 激光刀模设备的工作原理与调节技术
2026-06-20
首先，需获取激光振荡器输出光斑尺寸的变化特性曲线；建立参照数据以模拟上述曲线，并将此参照数据输入数控系统作为比对基准数据库。根据加工平台上聚焦镜移动至不同位置，对照参照数据的相应数值，由数控系统计算聚焦镜焦点位置的变化量。数控系统随后向驱动装置发出指令，调节平台上的聚焦镜位置，从而补偿因激光光束发散角变化所导致的光焦误差。
## 2. 激光脉冲切割技术
尽管连续激光切割能够获得尺寸精确的激光切缝，但在实际应用中仍存在若干问题。模切刀版基板的切缝通常要求紧配合，即缝宽比标准刀线厚度小0.02~0.04毫米。然而，受限于激光功率的稳定性和基板材料的均匀性，难以确保所有切缝达到统一标准，从而导致刀线嵌入过紧或过松的现象。刀线嵌入过松会使模切过程中刀片不稳，影响模具寿命；过紧则可能引起模切版整体膨胀，尺寸增大。为解决此问题，在高档模切版的切割控制中，需采用激光脉冲切割技术。
要理解激光脉冲切割技术，需先明确“脉冲”的概念。脉冲指在固定时间间隔内发出的波等机械形态，学术上将其定义为短时间内突变后迅速恢复初始值的物理量。基于此，激光脉冲切割技术实质上是激光在模切基板上周期性间断打孔，形成双锯齿槽。该槽缝对模切刀线的夹紧力通过锯齿顶端的弹性变形实现，与连续激光切割方法不同。
（1）激光脉冲切割形成的槽缝对模切刀线的夹紧力充足且均匀；而连续激光切割所得的光缝虽平行光滑，但其夹紧力仅通过整条缝中少数小于标准刀线厚的点实现，且这些点的分布无规律。（2）由于激光脉冲切割的槽缝尺寸大于标准刀线厚度，槽缝在夹紧刀线的同时，留有足够的缓冲空间，避免基板发生翘曲变形。
激光脉冲切割技术包含三个关键参数：（1）占空比：在周期性现象中，现象发生时间与总时间的比值。切割胶合木板时，占空比通常设定在45%~95%，实际操作中多采用70%。（2）重复频率：即激光脉冲的速率，取值范围一般为10~60赫兹。该参数直接影响切缝宽度，且与激光机平均输出功率密切相关，因此可根据材料特性在实际操作中调试确定。（3）平均输出功率：切割胶合木板时，激光脉冲切割的平均输出功率通常在700~1600瓦之间。
## 3. 金属材料的激光切割（连续激光切割方法）
金属材料的切割与木板不同，只能采用连续激光切割方法，即占空比为100%的脉冲切割。金属材料在切割过程中会产生大量热量积聚，进而影响切缝宽度和光滑度。此外，金属材料在切割前需先进行放电加工穿刺孔，再进行激光切割。基于此，有必要详细说明金属材料激光切割的条件参数（如切割速度、切割气体压力等）、激光束输出条件参数，以及穿刺孔和穿刺线的设置方法。
穿刺孔及穿刺线的设置：切割金属材料时，若直接在图案矢量线上加工，必然形成穿刺孔缺口。为避免此缺陷，通常的处理方法是在工件的废料部分添加穿刺孔及穿刺线。例如，需在工件上切割出一个圆孔时，应添加穿刺孔及穿刺线。
## 4. 激光切割条件参数的设置
切割金属材料时，设置好穿刺孔及穿刺线后，若采用恒定的激光切割条件参数完成单图加工，则必然在交接点处产生如图6-9所示的问题。转角处激光切割后热量大量积聚，即使使用高纯氮气抑制交接处的氧化反应，也难以避免交接点出现不规则的凸起或凹陷。因此，需从改变交接点的激光切割条件参数及激光束输出条件参数入手。经反复试验，得出以下参考数据。
假设工件为全钢分盒版，需在厚度12毫米的50号钢板工件上切割若干圆孔，则应按图6-10添加穿刺孔及穿刺线。点a为穿刺孔，线ab、bc为穿刺线。激光切割路径按逆时针方向从点d至点e交接完成。从点a至点d的激光切割条件参数及激光束输出条件参数为A条件参数；从点d至点e的为B条件参数。具体参数如下：
- **A条件参数**：激光输出功率1750瓦，脉冲峰值输出2800瓦，脉冲频率1300赫兹，工作周期65%，切割速度1000毫米/分钟，焦点位置+1.5毫米，切割气压（高纯氮气）0.7千克/平方厘米。
- **B条件参数**：激光输出功率500瓦，脉冲峰值输出2800瓦，脉冲频率20赫兹，工作周期20%，切割速度100毫米/分钟，焦点位置+1.5毫米，切割气压（高纯氮气）0.7千克/平方厘米。
## 5. 金属材料的切割顺序调整
前文已阐述单个图案金属材料切割路径对切割效果的影响。对于排版图而言，由于切割金属材料时不能预留桥位，切割后工件表面会留下开窗孔。这对于处于运动（或相对运动）中的激光头而言，无异于一个陷阱，因此控制激光切割路径成为切割金属材料过程中不可或缺的环节。
第一步：添加穿刺孔及穿刺线，调整单图的切割顺序。第二步：以避开切割后的开窗孔位置为条件，设置排版图的切割顺序路径。需注意：在尺寸精度要求较高的工件切割中，为尽量减少金属材料切割的热胀变形，切割顺序路径的设置应灵活错开，避免按次第顺序导致累积误差增大。
