激光切割沉孔工藝步驟
激光切割沉孔（也稱階梯孔或锪孔）是一項(xiàng)精細(xì)工藝，它可以在板材上一次成型一個(gè)具有不同直徑和深度的孔，常用于螺絲沉頭、定位或減輕重量。以下是詳細(xì)的工藝步驟、關(guān)鍵要點(diǎn)和常見方法。
核心原理
利用激光束的聚焦特性，通過改變激光功率、速度、頻率等參數(shù)，或者通過不同的切割路徑，在同一位置分層、分次進(jìn)行切割，從而形成臺(tái)階狀的沉孔。
工藝步驟（以常見的“輪廓切割法”為例）
這種方法最為常用和直觀，即先切大孔（沉頭孔），再切小孔（通孔）。
第一步：前期準(zhǔn)備
1. 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)：
· 在CAD/CAM軟件中精確繪制沉孔的兩個(gè)輪廓：通孔（小直徑） 和 沉頭孔（大直徑）。
· 明確標(biāo)注兩個(gè)孔的直徑、深度以及它們的同心度要求。
2. 材料固定：
· 將板材牢固地固定在激光切割機(jī)的工作臺(tái)上，確保加工過程中不會(huì)移動(dòng)。使用夾具時(shí)需注意避開切割路徑。
3. 工藝參數(shù)準(zhǔn)備：
· 根據(jù)材料類型、厚度以及沉孔深度，在激光切割機(jī)的控制軟件中預(yù)設(shè)兩套不同的切割參數(shù)。
· 切割通孔參數(shù)：較高的功率和適當(dāng)?shù)乃俣?，確保能完全切穿板材。
· 切割沉頭孔參數(shù)：較低的功率和較快的速度，或者采用“雕刻”模式，僅切割到預(yù)設(shè)的深度而不切穿。
第二步：加工執(zhí)行
1. 切割沉頭孔（大孔）：
· 將激光頭移動(dòng)至沉孔中心位置。
· 調(diào)用為沉頭孔設(shè)置的切割參數(shù)（低功率、高速度）。
· 啟動(dòng)激光，切割出大直徑的淺坑。此步驟的關(guān)鍵是控制切割深度，需要通過精確的功率、速度和離焦量配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2. 切割通孔（小孔）：
· 激光頭位置保持不變（保持與沉頭孔同心）。
· 切換到為通孔設(shè)置的切割參數(shù)（高功率、適當(dāng)速度）。
· 啟動(dòng)激光，從剛才切出的淺坑中心開始，切割出小直徑的通孔。
第三步：后期處理與檢驗(yàn)
1. 清理：取出工件，吹走或清理掉孔內(nèi)的熔渣（掛渣）。
2. 檢驗(yàn)：
· 使用卡尺、深度尺檢驗(yàn)沉頭孔的直徑和深度是否達(dá)標(biāo)。
· 檢驗(yàn)通孔的直徑。
· 檢查兩個(gè)孔的同心度。
· 觀察孔壁質(zhì)量，檢查是否有過燒、掛渣嚴(yán)重等問題。
其他激光切割沉孔的工藝方法
1. 功率漸變法（斜坡切割）：
· 在切割一個(gè)圓形輪廓的過程中，通過軟件動(dòng)態(tài)控制激光功率和切割速度。
· 過程：從輪廓起點(diǎn)開始，激光功率由高（用于切穿）逐漸降低，同時(shí)速度可能加快。這樣，切割的深度會(huì)隨著功率的減小而變淺，形成一個(gè)斜坡，最終形成一個(gè)沉孔。這種方法對(duì)設(shè)備和工藝參數(shù)的控制要求極高。
2. 螺旋線切割法：
· 不像普通輪廓切割只走一圈，而是讓激光頭從中心向外（或從外向中心）以螺旋線路徑運(yùn)動(dòng)。
· 在運(yùn)動(dòng)過程中，通過編程讓激光功率逐漸變化，從而在螺旋軌跡上形成深度變化，加工出沉孔。這種方法可以獲得更光滑的錐面。
關(guān)鍵工藝要點(diǎn)與注意事項(xiàng)
· 參數(shù)調(diào)試是核心：切割深度與激光功率、切割速度、脈沖頻率以及離焦量密切相關(guān)。必須通過多次試切，找到最佳參數(shù)組合。通常需要制作一個(gè)“參數(shù)表”以備后續(xù)使用。
· 保證同心度：兩次切割（通孔和沉頭孔）必須嚴(yán)格同心。這依賴于激光切割機(jī)的高定位精度和編程的準(zhǔn)確性。
· 氣體選擇與壓力：
· 使用氧氣 有助于提高切割速度和厚度能力，但會(huì)使切口氧化，適用于碳鋼。
· 使用氮?dú)?/span> 可以獲得無(wú)氧化的潔凈切割面，但氣體消耗大，成本高，常用于不銹鋼、鋁合金。
· 氣體壓力需要根據(jù)材料和厚度進(jìn)行調(diào)整，壓力過高或過低都會(huì)影響切口質(zhì)量和深度控制。
· 焦點(diǎn)位置（離焦量）：焦點(diǎn)位置直接影響激光能量密度和切割深度。切割不同深度時(shí)，可能需要調(diào)整焦點(diǎn)位置。通常，負(fù)離焦（焦點(diǎn)在板材內(nèi)部）有助于進(jìn)行更深或更寬區(qū)域的熔融。
· 材料特性：不同材料（如碳鋼、不銹鋼、鋁合金、黃銅）對(duì)激光的吸收率、熔點(diǎn)和導(dǎo)熱性不同，工藝參數(shù)差異巨大。
· 沉孔角度：標(biāo)準(zhǔn)的沉頭螺絲（如90°或120°）需要匹配的沉孔角度。激光切割形成的沉孔側(cè)面通常是自然形成的錐面，其角度由光束特性和參數(shù)決定，不一定能精確控制成標(biāo)準(zhǔn)角度，可能需要進(jìn)行后續(xù)處理（如锪孔）。
優(yōu)缺點(diǎn)
· 優(yōu)點(diǎn)：
· 一次成型，效率高，無(wú)需更換刀具或二次裝夾。
· 柔性好，通過修改程序即可加工不同尺寸的沉孔。
· 無(wú)刀具磨損。
· 缺點(diǎn)：
· 精度控制難，尤其是深度和角度，對(duì)操作員經(jīng)驗(yàn)要求高。
· 孔壁可能留有激光切割特有的紋路，表面光潔度不如機(jī)械加工。
· 對(duì)于要求精確角度的沉孔，能力有限。
總而言之，激光切割沉孔是一項(xiàng)可行的工藝，但成功與否極大程度上依賴于對(duì)設(shè)備性能的掌握和豐富的工藝參數(shù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于大批量、高精度的沉孔加工，仍需評(píng)估其與傳統(tǒng)機(jī)械加工（如鉆孔后锪孔）的成本和效率優(yōu)劣。
