工艺说明

CNC 激光切割：入门指南

聚焦光束沿编程路径通过熔化、燃烧或汽化来切割钣金。本指南介绍切割实际如何形成、哪些参数影响边缘质量，以及该工艺在什么情况下不再适用。面向需要判断零件可行性的工程师和采购人员，而非推销话术。

±0.005 mm 公差标准 Ra 0.8–1.6 μm无最小起订量ISO 9001:2015

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原理

这台设备是热加工工具，不是机械加工工具。谐振器产生窄而相干的光束，经反射镜和切割头聚焦到约 0.1–0.3 mm 的光斑，该处功率密度高到可在毫秒内熔化或汽化金属。切割头随后沿由 2D 矢量文件生成的路径移动。

切割前沿同时发生三件事。金属吸收能量变为液态，同轴辅助气体将液态金属吹出切缝，剩余固态边缘快速冷却。三者中任一环节出错，得到的就是挂渣而非干净边缘。

如今光纤光源主导金属加工，因为 1 µm 波长耦合进钢和铝的效率远高于 CO₂ 的 10.6 µm。这就是为什么 3 kW 光纤设备能以每分钟数米的速度切割 3 mm 低碳钢，而同样厚度的 10 mm 铝则需要更高功率和不同气体。

切缝宽度永远不为零。典型 1–2 mm 切缝会在编程线两侧去除材料，因此操作员将路径向外偏移半个切缝宽度。忽略这一点的新手会发现每个孔都小 0.1–0.2 mm。

材料

低碳钢和不锈钢属于容易的情况。氧气辅助可在 1018 或 A36 上获得快速、略带氧化的切割；氮气可在 304 或 316L 上获得干净无氧化边缘，适合焊接或喷漆。厚度决定一切：1 mm 的切割速度约为 10 mm 的十倍。

铝在低功率下反射光束，且导热快。6061 板材用氮气切割效果良好，但边缘可能带有重铸层，阳极氧化前表面需刷磨或喷砂。高硅合金如 ADC12 切割更慢、更粗糙。

铜和黄铜属于难切材料。高反射率会将能量送回光学元件，因此需要带抗反射保护的光纤光源，且厚度上限通常低于钢。铍铜可以切割，但粉尘需要抽除。

钛用氩气或氮气切割干净，但切边必须保持光亮。出现稻草色或蓝色说明氧气进入，边缘已脆化。Inconel 及其他镍合金切割速度低，对气体控制要求严格。

参数

功率、速度、焦点位置、气压和喷嘴间距。这五项决定切割是否垂直、无挂渣且可重复。改动一项，其余通常需要随之调整。

速度是新手最先调整的杠杆。速度过快，光束未完全穿透，下边缘粗糙并粘挂渣。速度过慢，切缝变宽，热影响区扩大，薄板变形。

焦点位置决定光束在厚度方向上的收缩方式。焦点在上表面切缝较宽；焦点略在材料内部，厚板边缘更垂直。喷嘴间距 0.5–1.0 mm 可保持气压稳定。

辅助气体有两个作用：吹出熔融金属，并隔绝空气保护切割。氧气提高低碳钢切割速度，但留下氧化层。氮气单件成本更高，但边缘可直接焊接而无需清理。

设计

在薄板上，设计规则比设备选择更重要。孔径小于材料厚度时，通常会出现锥度或尺寸偏小，因为光束无处干净聚焦。为保证结果可靠，孔径至少保持 1 倍厚度。

最小特征宽度也应约为 1 倍厚度。更薄的特征会过热、变形或脱落。拐角可以保持尖角，但约 0.5 倍厚度的小圆角能让切割头保持速度，避免拐角烧蚀。

排样决定材料成本。零件间距 3–5 mm 切割干净；间距更近时，一次切割的热量会使相邻件变形。板材边缘留 10 mm 骨架，保持框架刚性。

每个文件都应是 1:1 比例的干净 2D 矢量，每种厚度一个图层，无多余构造线。一条开放路径就会让程序中断，重复线会两次切割同一轮廓，既浪费时间又烧蚀边缘。

边界

厚截面是第一限制。低碳钢超过约 25 mm 后，切割速度相比水刀或带锯大幅下降，且边缘仍需二次机加工。若零件厚 40 mm，铣削更快更便宜。

公差是第二限制。钣金切割的位置精度约为 ±0.1 mm，对支架够用，对轴承孔无用。图纸一旦要求 ±0.005 mm 或 Ra 0.2–0.8 μm 表面，零件就应上加工中心。

深度是第三限制。光束是切透，不是切入。型腔、沉孔、螺纹或 3D 轮廓，无论文件怎么画，平板切割机都无法加工。

这就是实际车间里这两道工序紧挨着的原因。先快速平切毛坯，再转到三轴或五轴铣床加工内孔、端面和螺纹。在同一屋檐下完成两道工序，消除了供应商之间的公差链。

决策表

数值为典型起始点，不是固定配方。