激光切割機光路補償措施

應用擴束鏡停止光束準直

光束的束腰直徑和遠場發散角成反比，束腰直徑越大，遠場發散角越小。目前擴束鏡主要分為折射式和反射式兩種，其原理相當于一個倒置的望眼鏡。主要作用是經過增加光束的束腰直徑來減小遠場發散角，進而改善由于光路長度變化惹起的焦點大小和焦點深度的不穩定目前，國內對光束準直方面的研討不多，其中大多數都是針對折射式的，反射式的研討較少。折射式擴束鏡的設計、加工、調整都較容易，但是由于透鏡容易溫升過大招致鏡片變形，因而，折射式擴束鏡僅僅適用于小功率激光的光束準直。而關于像激光切割機這樣的大功率光束準直，普通采用反射式擴束鏡。但反射式擴束鏡的鏡面曲率半徑難以經過解析的辦法肯定，只能經過數值擬合的辦法取得，因而，設計、制造、調整都很艱難。為此，經過擴束鏡對光束準直的辦法來對激光切割機的飛行光路系統停止光路補償，效果甚微 。

采用變曲率半徑鏡片（VRM）

經過調整變量泵的輸出流量來改動VRM鏡片內水槽中的水壓，這樣就能夠改動聚焦透鏡的曲率半徑，進而改動聚焦方程中的參數f。變曲率半徑鏡片可以在光路長度改動時動態地調整光束的特征參數，來堅持焦點半徑和焦點深度的穩定。VRM系統構造復雜、本錢高、需求閉環控制，國外一些技術先進的產品曾經采用這種光路補償措施。但是，國內現有技術程度，難以到達預期的運用效果 [1]  。

伺服電機直接驅動的等光程系統

與上述兩種光路補償措施相比，等光程具有構造簡單、本錢低、調整便當等優點，能在連續加工中確保聚焦透鏡上的光斑面積不變；同時，還能依據不同的切割工藝請求，改動切割時焦點半徑和焦點深度的大小。目前，國內關于等光程方面研討還不多，如天津城市建立學院的揚曉東等，提出了光路長度補償系統的三種機構設計計劃，并從機構的角度對其停止了剖析和比擬，其辦法的提出對激光切割機飛行光路的設計具有一定的指導意義。采用機構來完成光路補償，會使設備的構造尺寸過大，同時增加了設備的復雜水平，裝置調整難度大。隨著伺服控制技術的日益成熟，采用伺服電機直接驅動等光程安裝具有構造簡單，調整便當等優點，是一種經濟、適用的光路補償計劃。伺服電機直接驅動的等光程光路補償計劃主要包括激光發作器、固定于機身上的反射鏡、伺服電機驅動的運動安裝上的補償反射鏡、橫梁上的反射鏡、z軸上的反射鏡片。當固定在z軸上的切割頭作x，y向運動時，補償反射鏡作S向運動來補償光路長度的變化,進而堅持激光切割機在連續切割加工時焦點半徑和焦點深度不變。當有不同加工需求時，比方切割不銹鋼薄板與低碳鋼厚板，需求不同的焦點大小、焦點深度、行走速度，此時，可經過控制器改動等光程安裝的初始位置來改動光路長度，進而改動透鏡外表光束直徑，最終改動焦點大小和焦點深度,以滿足不同加工需求 [1]  。